Выпарной аппарат

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Боровик Андрей Александрович Протасов Семен Корнеевич Мисюля Дмитрий Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Выпарной аппарат, включающий нагревательную камерукипятильными трубками и сепаратор с каплеотбойником, отличающийся тем, что каплеотбойник содержит ряд горизонтальных, соосно расположенных друг над другом на одинаковом расстоянии кольцевых пластин таким образом, что внутренний диаметр каждой пластины меньше наружного диаметра предыдущей над ней пластины, образующих усеченный конус, расположенный вершиной вверх и перекрывающий поперечное сечение сепаратора, причем нижняя кольцевая пластина установлена с зазором к корпусу сепаратора. 11850 1 2009.04.30 Изобретение относится к области выпарной техники. Известен аппарат для выпаривания пенящихся растворов 1, содержащий трубчатые подогреватели, установленный над ними сепаратор, циркуляционные трубы, паровые эжекторы, паросборник, причем крышка каждого подогревателя выполнена конической и снабжена патрубком для вывода парожидкостной смеси, изогнутым под прямым углом и направленным в сторону боковой стенки сепаратора. Так как крышки подогревателей выполнены коническими и снабжены патрубком для вывода парожидкостной смеси, изогнутым под прямым углом и направленным в сторону боковой стенки сепаратора, то они значительно сужают проходное сечение парожидкостной смеси и тем самым увеличивают скорость парожидкостного потока на выходе из патрубков. За счет этого увеличивается вторичный брызгоунос, гидравлическое сопротивление сепаратора и температура кипения раствора, снижается движущая сила процесса выпаривания. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является выпарной аппарат 2, включающий нагревательную камеру,сепаратор с отбойником и брызгоотделителем. В этой конструкции недостатком является относительно высокое гидравлическое сопротивление сепаратора, обусловленное сопротивлением отбойника и брызгоотделителя. Задачей предлагаемого изобретения является снижение брызгоуноса и гидравлического сопротивления сепарационного устройства, расширение диапазона устойчивой работы и интенсификация процесса выпаривания. Для решения поставленной задачи предлагается конструкция выпарного аппарата,включающего нагревательную камеру с кипятильными трубками и сепаратор с каплеотбойником, отличающегося тем, что каплеотбойник содержит ряд горизонтальных, соосно расположенных друг над другом на одинаковом расстоянии кольцевых пластин таким образом, что внутренний диаметр каждой пластины меньше наружного диаметра предыдущей над ней пластины, образующих усеченный конус, расположенный вершиной вверх и перекрывающий поперечное сечение сепаратора, причем нижняя кольцевая пластина установлена с зазором к корпусу сепаратора. Такое конструктивное решение позволяет за счет установки кольцевых пластин друг над другом таким образом, что они образуют усеченный конус с проходами для парожидкостного потока, направленными в сторону корпуса сепаратора, обеспечить надежное разделение парожидкостного потока при высоких скоростях по сечению сепаратора (до 3 м/с). Это объясняется тем, что вторичный пар дважды изменяет направление своего движения на 90 (первый раз на входе в зазоры между пластинами, а второй раз на выходе из них), а жидкость в силу своей инерционности не успевает изменить направление своего движения вслед за паром. Перекрытие сечения сепаратора рядом кольцевых пластин, образующих усеченный конус, расположенный вершиной вверх, позволяет снизить скорость парожидкостного потока в проходах между пластинами вследствие того, что площадь проходного сечения(между пластинами) больше площади поперечного сечения сепаратора, а значит, и снизить гидравлическое сопротивление каплеотбойника и гидравлическую депрессию, что позволяет уменьшить температуру кипения раствора, увеличить движущую силу, интенсифицировать процесс выпаривания и выпаривать термолабильные растворы. Изобретение поясняется чертежом - фигура. На фигуре изображен общий вид выпарного аппарата. Выпарной аппарат состоит из нагревательной камеры 1, представляющей собой пучок кипятильных трубок 2, и сепаратора 3, внутри которого установлен каплеотбойник 4, который содержит ряд горизонтальных кольцевых пластин 5, соосно расположенных друг над другом на одинаковом расстоянии. Между кольцевыми пластинами 5 образованы проходы 6 для парожидкостного потока. Нижняя кольцевая пластина образует с корпусом 2 11850 1 2009.04.30 сепаратора кольцевой зазор 7, через который отсепарированная жидкость в виде пленки 8 стекает вниз. Выпарной аппарат работает следующим образом. Раствор на выпаривание поступает снизу в кипятильные трубки 2 нагревательной камеры 1, межтрубное пространство которой обогревается греющим паром. Па уровне, соответствующем обычно 20-25 высоты кипятильных трубок 2, наступает интенсивное кипение. Пузырьки вторичного пара сливаются и пар, быстро поднимаясь по трубам, за счет поверхностного трения увлекает за собой раствор. При этом жидкость перемещается в виде пленки, всползающей по внутренней поверхности кипятильных трубок 2, и выпаривание происходит в тонком слое. Парожидкостная смесь с большой скоростью поступает в сепаратор 3 и, расширяясь, частично снижает свою скорость. В каплеотбойнике 4 вторичный пар изменяет направление своего движения на 90 и поступает в проходы 6 между пластинами. Поскольку инерционность жидкости значительно больше, чем пара, то капли жидкости не успевают изменить направление своего движения вслед за паром и осаждаются на нижней поверхности пластин. Часть жидкости отбивается от пластин и возвращается вниз, а другая часть жидкости под воздействием парового потока выбрасывается на внутреннюю поверхность сепаратора 3 и образует жидкую пленку 8, которая стекает вниз через кольцевой зазор 7. Очищенный в каплеотбойнике от жидкости вторичный пар еще раз изменяет направление своего движения на 90, освобождаясь от оставшейся жидкости, и выходит из сепаратора 3. Установка друг над другом на одинаковом расстоянии кольцевых пластин таким образом, что внутренний диаметр каждой пластины меньше наружного диаметра предыдущей над ней пластины, образующих усеченный конус, расположенный вершиной вверх и перекрывающий поперечное сечение сепаратора, позволяет снизить брызгоунос в 1,5 раза,расширить диапазон устойчивой работы на 50 , снизить гидравлическое сопротивление на 20 и интенсифицировать процесс выпаривания на 10 . Изобретение может быть использовано для процессов выпаривания на предприятиях ОАО Химволокно, г. Могилев, ОАО Химволокно, г. Светлогорск, ПО Азот, г. Гродно, и других отраслей промышленности, где используются выпарные аппараты. Источники информации 1. А.с. СССР 285888, МПК В 01 1/12, 1971. 2. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования Справочник. Т.2. - Калуга Издательство Н.Бочкаревой,2006. - С. 762 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3