Аппарат для проведения тепломассообменных процессов

)4 В 01 Р 3/00 СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИ ЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОИАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ(57) Изобретение относится к конструкции аппарата для проведения теп е мании(088.8)свидетельство ССС01 Р 1/22, 1966. массообменных процессов и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности, Аппарат состоитиэ корпуса 1, нагревательной камеры2 с паровой рубашкой 3, холодильника 4, охлаждаемой поверхности 5, линии подачи продукта 6, пленкоформирующего устройства 7, линий сбораконденсата 8 и сбора конечного продукта 9, линии рециркуляции 10 и вентилятора 11. Нагревательная камеравыполнена в виде пучка вертикальныхкольцевых тепловых труб 12 состоящих из отдельных по высоте секций1414398 13 с различной температурой конденсации рабочей жидкости в них, а охлаждаемая поверхность выполнена ввиде тепловых труб 14, расположенныхконцентрично внутри кольцевых тепловых труб нагревательной камеры исоединенных верхними концами с холодильником. Линия рециркуляции навходе в нагревательную камеру снаб"жена уравновешивающей емкостью 15 суспокоительной решеткой 16 и патрубками ввода газа 17, частично введенными в нагревательную камеру, расположенными соосно кольцевым тепловымтрубам, а на выходе из нагреватель"ной камеры - патрубками сбора газа18, расположенными над поверхностью Изобретение относится к технике проведения тепломассообменных процессов, таких как ректификация, дистилляциявыпаривание и т.п., и может найти применение в химической нефтехимической, пищевой, фармацевтической, теплоэнергетической и других отраслях промышленности.Цель изобретения - повышение эффективности тепломассообмена, улучшение качества и увеличение выхода продукта, повышение надежности работы,На фиг 1 представлен аппарат для проведения тепломассообменных процес сов, продольный разрез; на фиг. 2 " узел 1 на фиг.1.Аппарат состоит из корпуса 1,нагревательной камеры 2 с паровой рубашкой 3, холодильника 4, охлаждае О мой поверхности 5, линии 6 подачи продукта, пленкоформирующего устройства 7, линии 8 и 9 сбора конденсата и конечного продукта соответственно, линии 10 рециркуляции и вен тилятора 11, Нагревательная камера 2 выполнена в виде пучка вертикальных кольцевых тепловых труб 12, состоящих из отдельных по высоте секций 13 с различной температурой конден сации рабочей жидкости в них, а охлажцаемая поверхность выполнена в виде тепловых труб 14, расположенных концентрично внутри кольцевых теплопродукта в нижней части кольцевыхтепловых труб, и сборным коллектором19, Линия подачи продукта и линиисбора конденсата и конечного продукта снабжены емкостями поддержанияуровня 20, 21, 22, содержащими поплавок 23 и запорный орган 24, при этомлиния подачи продукта выполнена с регулирующим вентилем 25, расположеннымпосле емкости поддержания уровня, алиния сбора конденсата снабженасборным коллектором 26. Каждая секция кольцевой тепловой трубы нагревательной камеры снабжена внутренними перегородками. Линия рециркуляциирасположена внутри паровой рубашки.2 э.п. ф-лы, 2 ил. вых труб 12 нагревательной камеры 2 и соединенных верхними концами с холоцильником 4.Линия 10 рециркуляции на входе в нагревательную камеру 2 снабжена уравновешивающей емкостью 15 с успокоительной решеткой 16 и патрубками 17 ввода газа, частично введенными в нагревательную камеру 2, располо" женными соосно кольцевым тепловым трубам 12, а на выходе из нагревательной камеры - патрубками 18 сбора газа, расположенными над поверхностью продукта в нижней части кольцевых тепловых труб 12, и сборным коллектором 19. Линия 6 подачи продукта и линии 8 и 9 сбора конденсата и конечного продукта снабжены емкостями 20 - 22 поддержания уровня, содержащими поплавок 23 и запорный орган 24, при этом линия 6 подачи продукта выполнена с регулирующим вентилем 25, расположенным после емкости 20 поддержания уровня, а линия 8 сбора конденсата снабжена сборным коллектором 26.Каждая секция кольцевой тепловой трубы 12 нагревательной камеры 2 снабжена внутренними перегородками 27, Линия 10 рециркуляции расположена внутри паровой рубашки 3.Аппарат работает следующим образом.з 141В верхнюю часть межтрубного пространства нагревательной камеры 2,представляющего собой паровую рубашку 3, предварительно подается влаж-ный пар, который, конденсируясь нанаружных поверхностях кольцевых тепловых труб 12, разогревает их, Включают холодильник 4, с которым верхними концами соединены тепловые трубы 14 охлаждаемой поверхности 5, Затем включают вентилятор 11, которыйперекачивает газ по линии 10 рецирку"ляции. После этого, открывая регулирующий вентиль 25, формируют пленкужидкости на внутренней поверхностивертикальных тепловых труб 12, эжектируя ее с помощью потоков газа, выходящих из патрубков 17 ввода газа.Вентилем 25 регулируют расход продукта, а следовательно, толщину жидкойпленки при том же расходе газа, Количество продукта, ушеДшего в виде пленок, возмещают автоматически иэ емкости 20 поддержания уровня,Стекающая пленка продукта, попадая на гоучую поверхность, нагревается и испаряется. Причем нагрев жидкой пленки осуществляют так, что сохраняется требуемое качество продукта вследствие того, что температуругорячей поверхности изменяют соответ.ственно изменяющимся температурнымтребованиям к качеству меняющегосяпродукта, Пар от испаряющейся пленкижидкости попадает в поток газа, движущегося в турбулентном режиме, азатем в результате интенсивного перемешивания в турбулентном потокепопадает на охлаждаемую поверхность5 и конденсируется. Образовавшаясяпленка конденсата, как и пленка продукта, стекает вниз под действиемсил тяжести и скоростного напора воздуха,Стекающий по тепловым трубам 14конденсат улавливается линией 8 сбо"ра конденсата, представляющий собойконусообразные сборники для каждойтепловой трубы 12 с общим сборнымколлектором 26, соединенным с емкостью 21 поддерживая уровня, Пленкипродукта, стекающие по внутреннимповерхностям вертикальных кольцевыхтепловых труб 12, собирают в нижнейчасти нагревательной камеры 2, а за.тем по линии 9 сбора конечного продукта через емкость 22 поддержанияуровня выводят наружу, 4398 Газ в нижней части кольцевых тепловых труб 12 собирают патрубками 18 сбора газа, расположенными над поверхностью продукта, в сборный коллек тор 19, а затем по линии 1 О рециркуляции с помощью вентилятора 11 подают в верхнюю часть аппарата, где пос" редством уравновешивающей емкости 15 и успокоительной решетки 16 выравнивают распределение скоростного напо 30 ра газа между патрубками 17 ввода внагревательную камеру 2. В емкостях21 и 22 уровень жидкости поддержи-.вают таким, чтобы исключить потерюгаза через линии 8 и 9 сбора конденсата и конечного продукта и обеспечить рециркуляцию газа в заданномнаправлении,При необходимости выделения изпаров отдельных его частей (например,ароматических веществ при выпаривании яблочного сока, где наряду с ароматическими веществами испаряетсяи вода) тепловые трубы 14 охлаждаемой поверхности 5 выполняют с нес 15 20 25 колькими линиями 8 сбора конденсата по высоте, При этом более низкокипящие компоненты пара (ароматичесЗ 0 кие вещества по сравнению с водой)испаряются быстрее и конденсируютсяв верхней части вертикальных кольцевых тепловых труб 12. Поэтому их собирают линией 8 сбора конденсата,расположенной в верхней части труб 12.Аппарат позволяет повысить эффективность тепломассообмена, улучшитькачество и увеличить выход продукта,повысить надежность работы, кроме 0 того, позволяет обойтись без применения различных каплеуловителей, конденсаторов и сэкономить площади,требуемые для их размещения, исключить потери продукта, а также ценных 4 В веществ, содержащихся в паре, с выб"расываемым наружу потоком воздуха.При этом уменьшаются габариты и металлоемкость аппарата на единицу готового продукта и, соответственно, В 0 снижаются рабочие площади, требуемыедюж размещения аппарата. При этомпредотвращается загрязнение окружающей среды и улучшаются условия трудапри проведении процессов, в резульбб тате которых образуются агрессивныеили вредные для человека газы илипары.В аппарате нагрев пленки жидкости, ее обдув потоком газа и кон"денсация паров совмещены,что позволяет повысить эффективность тепломассообмена, так как ло истечении некоторого времени (или некоторой длины зо 5ны контакта) между горячей поверхностью, газовым потоком и холоднойповерхностью. наступает равновесие,т.е, количество тепла и массы (в виде пара), передаваемое в газовыйпоток с пленки продукта, равно количеству тепла и массы (в виде конденсата), получаемому пленкой конденса.та из потока газа. Отвод тепла имассы пленкой конденсата позволяетподдерживать разницы температур и,концентраций пара на пленке продукта и в потоке газа, а следовательно,1эффективность тепломассообменамаксимальной на протяжении всей зоны контакта,Температуру нагреваемой поверхности поддерживают различной по длине зоны контакта и равной максимальной температуре, при которой сохраняется требуемое качество продукта,что позволяет повысить качество получаемого продукта за счет изменениятемпературы горячей поверхности со"ответственно изменяющимся температур- ЗОным требованиям к продукту, свойства которого и сам продукт меняютсяв процессе проведения тепломассообменных процессов, а также позволяетповысить эффективность тепломассо,обмена благодаря возможности Формировать более тонкие пленки продукта,исключив его перегрев. Если не учитывать изменения продукта и., соответственно, изменение его максимальнойтемпературы, то либо ухудшается качество получаемого продукта с ведениемпроцесса при наибольшем значенииэтой температуры, либо снижается эфФективность тепломассообмена с ведением процесса при наименьшем значении температуры.Обдув пленки жидкости потоком газа осуществляют при числе Рейнольдса4000(Бе(22000, что позволяет повысить эффективность тепломассообменаза счет интенсивного перемешиваниягазового потока и выравнивания, таким образом, профилей температур иконцентраций в потоке газа (за исключением пограничных слоев около пле"нок жидкости). В результате этого,разницы температур и концентраций впотоке газа и на пленках жидкостей сконцентрированы в пограничных слоях около пленок, что приводит к повышению эффективности тепломассообмена. При числе Рейнольдса Ве 4000 поток газа не является полностью турбулентным и полного выравнивания температур и концентраций в потоке газа не происходит, Разницы температур и концентраций в пограничных слоях около пленок в этом случае меньше, а следовательно, и эффективность тепломассообмена ниже, При числе Рейнольдса Ве22000 происходит срыв пленок, что уменьшает эффективность тепло- . массообмена, снижает надежность работы, ухудшает качество конечных продуктов.Температуру холодной поверхности поддерживают минимально возможной, при которой конденсат сохраняет теку" честь при данном давлении, что позволяет, с одной стороны, проводить процессы тепломассообмена с максимальной эффективностью, а с другой - обеспечить надежную роботу аппаратовФормула изобретения1. Аппарат для проведения тепломассообменных процессов, содержащий корпус, нагревательную камеру с паровой рубашкой, холодильник, охлаждаемую поверхность, линии подачи продукта., пленкоформирующее устройство, линии сбора конденсата и сбора конечного продукта, линии рециркуляции и вентилятор, о т л и ч о. ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше ния эффективности тепломассообмена, улучшения качества и увеличения выхода продукта, повышения надежности работы, нагревательная камера выполнена в виде пучка вертикальных кольцевых тепловых труб, состоящих из отдельных по высоте секций, а охлаждаемая поверхность выполнена в виде тепловых труб, расположенных концентрично внутри кольцевых тепловых труб нагревательной камеры и соединенных верхними концами с холодиль" ником, а линия рециркуляции на входе в нагревательную камеру снабжена уравновешивающей емкостью с успокоительной решеткой и патрубками ввода газа, частично введенными в нагревательную камеру, расположенньии соосно кольцевым тепловым трубам, а на3. Аппарат по пп., и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что линия рециркуляции расположена внутри паровой рубашки. Составитель С,БарановаТехред М,Ходанич Редактор В,Петраш Корректор М.Васильева Заказ 3806/4 Тираж 642ВНИИПИ Государственного комитета СССРно делам изобретений и открытий133035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 7 1 выходе из нагревательной камеры патрубками сбора газа, расположенными над поверхностью продукта в нижней части кольцевых тепловых труб, и сборным коллектором, линия подачи продукта и линии сбора конденсата и конечного продукта снабжены емкостями поддержания уровня, содержащими поплавок и запорный орган, при этом линия подачи продукта выполнена с регулирующим вентилем, расположенным после емкости поддержания уровня, а 44398 8линия сбора конденсата снабжена сборным коллектором.2, Аппарат по и.1, о т л и ч а ю .щ и й с я тем, что каждая секция кольцевой тепловой трубы нагревательной камеры снабжена внутренними перегородками.