Пленочный теплообменный аппарат

Пленочный теплообменный аппарат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А" Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1Ц707588

К АВТОРСКОМУ СВИДН ЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 290376 (21) 2340993/23-26 с присоединением заявки ¹â€” (51)М, Кл,2

В 01 D 1/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 050180 Бюллетень № 1 (53) УДК 6 6 . 048 . .541 (088 с8) Дата опубликования описания 08.01.80

3.И. ЛЕвданский, И.М. Плехов, В.A. Иванов, Г „М. Яковлев, И.И. Гавриленкова и П.Е. Сергейчук (72) Авторы изобретения! (71) 3аяВИтЕЛЬ Гродненское производственное объединение Азот нм. С.О. Притыцкого (54 ) ПЛЕНОЧНЫЙ TEIIJIQOEMEHHbIA АППАРАТ

Иэобретение относится к .теплообменным аппаратам и может быть использовано в химической, пищевой и других родственных отраслях промышленности при проведении процессов выпарки, пленочной дис тилля ции и дес орб ции .

Изв естен пленочный тепломассообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус, закрепленные в трубных решетках теплообменные трубы и размещенные в них пленкообразующие устройства, выполненные в виде спиральной ленты, снабженной по наружному краю выступами, соприкасающимися с внутренней поверхностью трубы (1) .

Недостатком аппаратов является то, что пар, двигаясь снизу вверх по спиральной ленте, создающей определенное сопротивление, будет стремиться двигаться по линии наименьшего сопротивления,т.е. будет поступать в зазоры между вставкой и стенкоф аппарата и тем самым оказывать подпор жидкости, двигающейся пленкой по стенке аппарата сверху вниз.B таком случае уже при небольших скоростях пленка жидкости будет разрушаться и жидкость будет .отбрасываться от стенки на спиральную вставку и в виде ручейка будет

2 двигаться вниз по самой спиральной вставке ° Такое движение жидкости резко снизит эффективность теплообмена и, естественно, производительность аппарата.

Известен также аппарат пленочного типа, содержащий корпус и установленное в нем без зазора пленкообраэующее устройство, выполненное в виде спиральной ленты с выемками по наружному краю (2) . В результате того, что жидкость движется по поверхности ленты, только незначительная часть ее, будет контактировать с обогреваемой поверхностью аппарата.

Кроме того-, известны выпарные апйараты пленочного типа, содержащие вертикальные обогреваемые трубы, внутри которых на стержнях с зазором к стенке аппарата расположены эавихрители (3).

Такие аппараты обладают недостаточной интенсивностью процесса выпаривания, так,как пар, поступая в зазоры между завихрителем и стенкой, будет разрушать пленку жидкости, дробить ее и уносить из аппарата, тем самьж снижая. эффективность теплообмена и производительность аппарата, 707588

Целью настоящего изобретения является интенсификация теплообмена за счет поддержания равномерного турбулизованного течения пленки раство-, ра. указанная цель достигается тем, что многолопастные завихрители снабжены rio перйметру обечайкамй; выполненнымй в виде усеченных конусов. С целью обеспечения равномерного течения пленки по высоте аппарата, отношение расстояния между многолопастны

Ми завихрителями к их наружному диаметру равно 2-5.

На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат в продольном разрезе; на фиг. 2 — узел A фиг. 1; на фиг. 3— график зависимости коэффициента теплопередачи от

Н

Аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, греющую рубаш- 20 ку 2, верхнюю крышку 3 и нижнюю 4.

К верхней крышке 3 по оси аппарата жестко крепится цилиндрический стержень 5, на котором с псмощью болтов б и втулок 7 закреплены многолопастные 25 эавихрители 8. По наружному периметру многолопастные завихрителй сйабжены обечайками 9, выполненными в виде усечейных конусов, сужающихся кверху.

Обечайки жестко прикреплены к краям щ завихрителей и установлены с зазором к корпусу аппарата, образуя с ним конический гидрозатвор 10.

Пленочный теплообменный аппарат работает следующим образом. В греющую . рубашку 2 подается через штуцер 11 теплоноситель. Исходный раствор через штуцер 12 поступает в пространство, образуемое обечайкой 9 и стенкой корпуса 1,-равномерно распределяется по 40 всему периметру обечайки и в виде пленки стекает по стенке аппарата вйиз . При достижении пленки раствора обогреваемой поверхностн происходит

" интенсив ное испарение легколетучего к.омпонента .

Соковые пары легкокипяцего компонента поднимаются вверх и, проходя многолопастные эавихрители 8, приобретают вращательное движение. Капли раствора, унесенные йарами, .попадая в поле центробежных сил закручен»ного потока, отбрасъваются на бтейКу и пленкой стекают вниз.

Плен»к»а жидк бсти,," д» Ы:тигн Ф»нижележацего завихрителя, за счет противодействия парового потока собирается в .зазоре между корпусом и конусооб разной обечайкой 9, а пар барботирует через слой жидкости. Когда высота уровня жидкости в зазоре станет боль- 69 йе чем гидравличе»ское сопротивление завихрителя; то проход пара в зазор .прекратится и весь пар пойдет через завихритель, а жидкость из зазора начнет прбваливаться через цель между д5 обечайкой 9 и стенкой и в виде равномерной пленки двигаться вниз, По мере движения пленки раствор упаривается все глубже и, достигнув йижнего днища", выводится из аппарата через штуцер 13. Соковые пары, пройдя все завихрители, удаляются из верхйей части аппарата через штуцер 14.

Проведенные исследования работы айпараra установили, что устойчивая крутка газов ого потока, а следов ательно, и устойчив ое спиралеобразное течение пленки жидкости сверху вниз наблюдается при расстоянии между эавихрителями до 5 диаметров. При расстоянии выше 5 диаметров врацение газового потока резко падает, что снижает турбулизацию пленки и начинает наблюдаться нарушение пленочногб режима, приводяцего к оголению грекщей поверхности, Такое явление ведет к с нижению коэффициента теплопередачи. Проведенные исследования на горячей модели показывают снижение коэффициента теплопередачи при увеличении отношения — (фиг . 3), Н где Н вЂ” расстояние между соседними зав ихрителями, D — диаметр эавихрителя.

Уменьшение расстояния между завихрителями — <2 к увеличению коэфН

D фициента теплопередачи не приводит, а только лишь усложняет изготовление аппарата и делает его металлоемким.

На основании выше приведенных обоснований предлагается. расстояние между завихрителями выбирать из сооТношения — = 2 — 5.

Н

D таким образом, предлагаемая конструкция позволяет интенсифицировать процесс теплообмена за счет создания равномерного турбулизованного течения пленки раствора °

Формула изобретения

1, Пленочный теплообменный аппарат, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с греюцей рубашкой, размещенные в йем многолопастные эа вихрители, выполненные в виде сектор »ных элементов и укрепленные на вертикальной оси, патрубки для подвода и бтвода» раствора и теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса теплообмена путем поддержания равномерного турбулизованного течения пленки раствора, многолопастные завихрители снабжены по периметру обечайками, выполненными в виде усеченных конусов .

2. Аппарат по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения равномерного течения пленки по . высоте аппарата, отношение расстоя707588

Фиг. 2

Составитель E. Сотникова

Техред H.Ва урка Коррек тор М, Вигула

Редактор И -Вечтомова

Тираж 803 Подпис ное

ЦНИИПИ Государственногс Комитета СССР по делам изобретений и открытий

1-13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8384/3

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 ния между многолопа стными з авихрителями к их наружному диаметру равно

2- 5..Источники информации, принятые ро внимание при экспертизе

1. кл. В

2. кл. 1

3 ° кл. В

СССР, авт. свид, Р 352653, 01 D 1/22, 1969 ° Швейцария, патент 9 411 784

2 а, 2, 1970.

Англия, патент Р 1218595, 1 В, 1971.