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PATENTANSPRÜCHE
1. Dünnschichtverdampfer, mit einem Gehäuse (1), das eine Wärmeaustauschfläche (10) aufweist, mit einer Welle (6) eines Rund-Läufers (7), welche gesickte Trommeln (8, 8a) trägt, von welchen jede an den Stirnseiten auf Naben (11, 12) befestigt ist, die an der Welle (6) starr befestigt sind, sowie Bohrungen (9) zum Herausschleudern der Flüssigkeit gegen die Wärmeaustauschfläche (10) des Gehäuses (1) besitzt, mit einer Vorrichtung (18, 19) zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile (17) der Sicken einer jeden der Trommeln (8, 8a) sowie mit einer zentrifugalen Abscheidungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (18) zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile (17) der Sicken der oberen Trommel (8) in Form eines an der Welle (6) des Rund-Läufers (7) starr befestigten Tellers (20) ausgeführt ist, der für die Überdeckung des Hohl raums der Trommel (8) und für den Durchgang des Dampfes durch den Ringspalt (21) zwischen der Aussenfläche der
Trommel (8) und der Wärmeaustauschfläche (10) des Ge häuses (1) eingerichtet ist, und dass die zentrifugale Abschei dungsvorrichtung sich aus Sektionen zusammensetzt, von wel chen jede Sektion zwischen den benachbarten Trommeln (8,
8a) untergebracht ist und vertikal angeordnete Schaufeln (29) aufweist,
welche für die Abführung der abgeschiedenen Flüssigkeit auf die Vorrichtung (19) zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche (10) der vorstehenden Teile (17) der Sicken zur unteren Trommel (8a) ausgeführt sind.
2. Dünnschichtverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller (20) eine Einsenkung aufweist, die in Form eines zylindrischen Behälters (22) ausgeführt ist, dessen Kanten in Form eines konzentrischen Ringes (23) ausgebildet sind, dass der Innendurchmesser (d) dieses Ringes kleiner als der Innendurchmesser (d2) des zylindrischen Behälters (22) ist und dass der Ring selbst mit seiner Kreislinie an die Innenfläche der Sicken der Trommeln (8, 8a) anliegt.
3. Dünnschichtverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (29) mit ihren Stirnen in den Naben (11, 12) der benachbarten Trommeln (8, 8a) befestigt sind, dass ihr Querschnitt krummlinig ist, und dass sie
Aussenkanten (30) aufweisen, welche nach innen zurückge bogen sind.
4. Dünnschichtverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsenkungen (19) der Sicken der Trommeln (8, 8a) durchgehend ausgeführt sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dünnschichtver dampfer, mit einem Gehäuse, das eine Wärmeaustauschfläche aufweist, mit einer Welle eines Rund-Läufers, welche gesickte Trommeln trägt, von welchen jede an den Stirnseiten auf Naben befestigt ist, die an der Welle starr befestigt sind, sowie Bohrungen zum Herausschleudern der Flüssigkeit gegen die Wärmeaustauschfläche des Gehäuses besitzt, mit einer Vorrichtung zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile der Sicken einer jeden der Trommeln sowie mit einer zentrifugalen Abscheidungs vorrichtung.
Ein solcher Verdampfer kann eine breite Anwendung in chemischer, erdölchemischer, Nahrungsmittel- und pharmazeutischer Industrie in Apparaten finden, in welchen Verdampfung, Destillation und Konzentrieren von thermisch instabilen Stoffen durchgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung kann eine besonders wirksame Anwendung als Verdampfapparat (Destillationsblase) einer Kolonne bei der Vakuumrektifikation finden.
Die Notwendigkeit der Schaffung von Dünnschichtverdampfern mit einem Läufer lässt sich dadurch erklären, dass in diesen Apparaten weiche Bedingungen für die Durchführung der Destillation, des Eindampfens, des Konzentrierens und der Verdampfung erreicht werden, welche es ermöglichen, eine Zersetzung und eine Polymerisation der zu bearbeitenden Produkte, insbesondere der thermisch instabilen, zu vermeiden. Solche Apparate weisen einen geringen Strömungswiderstand auf, und in diesen Apparaten fehlt praktisch der Wassersäulendruck, was es gestattet, die Bearbeitung der Produkte unter Vakuum (bei einem verminderten Druck, bei einem Restdruck bis zu 1 mm Quecksilbersäule) durchzuführen, d. h.
die Temperatur im Apparat zu senken.
Ausserdem ist die Verweilzeit des Produktes in diesen Apparaten kleiner im Vergleich mit den anderen Typen der bekannten Verdampfer. Sie beträgt nun einige Sekunden, z. B.
5 5 bis 40 Sek., so dass der Grad der Wärmeeinwirkung auf ein Minimum reduziert werden kann.
Die kennzeichnende Besonderheit der Dünnschichtverdampfer besteht darin, dass in diesen Apparaten ein hochintensiver Wärmeaustausch bei einer geringen Verweilzeit der zu verarbeitenden Produkte verwirklicht wird.
Es wurden Dünnschichtverdampfer mit einem Läufer entwickelt, in denen die Flüssigkeitshaut an der Wärmeaustauschfläche des Apparates durch die Schaufeln des Läufers erzeugt wird, welche an einer Antriebswelle starr befestigt sind. In diesen Dünnschichtverdampfem ist zwischen ihrem Gehäuse und den Schaufeln ein Spalt mit einer Dicke von 1 bis 2 mm vorgesehen. (DE-PS Nr. 1 029 642, Klasse 12a, 2 vom 30.4.58; DE-PS Nr. 971 974, Klasse 12a, 2, bekanntgemacht am 23.4.59; Priorität vom 17.3.51; US-PS Nr. 2 596 086, Klasse 159-6, bekanntgemacht am 6.5.52, Priorität in der Schweiz vom 30.10.44).
Der Apparat dieses Typs ist durch eine begrenzte Wärmeaustauschfläche gekennzeichnet, weil seine Konstruktion, Herstellungstechnologie, Montage und Betrieb durch das Vorhandensein eines geringen Spaltes zwischen den Wänden des Gehäuses und den Schaufeln des Läufers erschwert sind. Bei diesem Apparat ist auch ein dynamischer Masseausgleich des Läufers unter der Berücksichtigung der thermischen Verformungen des Läufers und des Gehäuses des Apparates erforderlich. Der Apparat ist gegen Wärmebelastungen und Belastungen durch die Flüssigkeit empfindlich. Die höchste Wirksamkeit des Verdampfers wird bei höheren Belastungen durch die Flüssigkeit erreicht, und zwar wenn 25 bis 50% des Ausgangsrohstoffes aus dem Apparat abgeführt werden. Die Ab scheidung der Flüssigkeitstropfen aus dem Dampfstrom wird nicht genügend zuverlässig und nicht vollständig gesichert.
Bei einem später entwickelten Dünnschichtverdampfer, in dem die Flüssigkeitshaut an der Wärmeaustauschfläche des Apparates durch die Schaufeln des Läufers erzeugt wird, wel che an einer Antriebswelle angelenkt sind und über die Ober fläche des Apparategehäuses gleiten, wurde das Problem der Vergrösserung der Wärmeaustauschfläche teilweise gelöst.
Die Konstruktion dieses Apparates gestattet es, Verdampfer mit grösseren Abmessungen zu schaffen (GB-PS Nr.
923 889, Klasse 32 B, bekanntgemacht am 8.04.63, Priorität in der BRD vom 7.05.58; GB-PS Nr. 912 922, Klasse 32B, bekanntgemacht am 12.12.62, Priorität in den USA vom
4.04.58).
Alle übrigen genannten Nachteile des vorhergenannten bekannten Verdampfers sind jedoch auch bei dieser Konstruk- tion des Verdampfers geblieben. Die unmittelbare Berührung der Schaufeln des Läufers mit der Wärmeaustauschfläche des
Apparates führt ausserdem neben dem unerwünschten Ver
schleiss der Schaufeln und des Gehäuses zu einer Verunreinigung des Produktes.
Das Vorhandensein der sich am Gehäuse reibenden Schaufeln macht eine sorgfältige Bearbeitung der Oberfläche des Apparategehäuses sowie die Herstellung einer polierten Oberfläche erforderlich. Dabei sollen die Schaufeln des Läufers aus einem verschleissfesten Werkstoff hergestellt werden, welcher hohe Gleiteigenschaften aufweist.
Um ein gleichmässiges Anliegen einer jeden Schaufel an die Wärmeaustauschfläche des Gehäuses zu gewährleisten, sind eine sorgfältige Ausführung und Montage des Läufers erforderlich.
Die optimale Dicke der Haut wird bei dem vorliegenden Verfahren zur Herstellung der Dünnschicht an der Wärmeaustauschfläche durch eine komplizierte Zusammenwirkung bestimmt. Sie hängt, einerseits, von den physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit, und, anderseits, von der Drehgeschwindigkeit des Läufers, dem Gewicht der Schaufeln, deren Anliegen an die Wärmeaustauschfläche und den konstruktiven Besonderheiten des Läufers ab.
Aus diesem Grunde werden die besten Bedingungen für den Betrieb des Apparates in einem verhältnismässig engen Bereich der Drücke der Schaufeln auf die Flüssigkeit erreicht.
Bei einer Erhöhung des optimalen Druckes können die Schaufeln die Wärmeaustauschfläche entblössen, d. h. die Haut abreissen. Bei einem geringeren Druck kann die Flüssigkeit durchfallen.
Das Problem der Vergrösserung der Wärmeaustauschfläche um das 1,5- bis 2fache, die Vereinfachung der Konstruktion des Apparates, seiner Herstellung und seines Betriebes wurde in einem bedeutenden Masse in einer noch später entwickelten Konstruktion des Läufer-Dünnschichtverdampfers gelöst, in dem die Erzeugung einer Flüssigkeitshaut an der Wärmeaustauschfläche ohne Verwendung von Rührvorrichtungen verwirklicht wird. In diesem Apparat wird die Flüssigkeit unter der Einwirkung von Zentrifugalkraft fernsteuerbar mittels an der Welle des Läufers angeordneter gesickter Trommeln verteilt, welche Bohrungen zum Herausschleudern der Flüssigkeit gegen die Wärmeaustauschfläche des Apparategehäuses (s. UdSSR-Urheberschein Nr. 232 955, Klasse 12a, 2 vom 17.03.64) aufweisen.
In den Ausführungsformen der bekannten Apparate wurden nicht alle Möglichkeiten für die Intensivierung des Wärmeaustausches benutzt. Es wurden z. B. die Möglichkeit einer Intensivierung des Wärmeaustausches durch die Ausnutzung der gesamten Fläche des Apparategehäuses in der Höhe des Läufers und die Möglichkeit einer Intensivierung des Wärmeaustausches durch die Vergrösserung der Reibung des Dampfes an der Flüssigkeit, der herabfliessenden Haut, nicht ausgenutzt. Der zuletzt genannte Nachteil wird dadurch bewirkt, dass der an der Wärmeaustauschfläche sich bildende Dampf sofort durch die in den Einsenkungen der Sicken der Trommeln vorgesehenen Bohrungen in den Innenraum abgeführt wird.
Die Vorrichtungen zu einer gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile der Sicken der Trommel sind sperrig. Sie umfassen einen unterhalb der oberen Trommel starr im Gehäuse befestigten Zylinder mit einem unteren verzahnten Boden, einen Speiser, der in Form eines am Läufer befestigten und im Zylinder angeordneten Bechers ausgeführt ist. Im Unterteil des Bechers sind radiale Rohre und ein Ring mit Rand vorgesehen, welcher unter dem Boden des feststehenden Zylinders angeordnet und im oberen Teil der Trommel befestigt ist. Eine solche Konstruktion der Verteilungsvorrichtung sieht zwei unzweckmässige Etappen der Umverteilung der Flüssigkeit vor, und zwar eine Zwischenverteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche des feststehenden Zylinders und eine Verteilung der Flüssigkeit um den Ring der Trommel.
Dabei muss man berücksichtigen, dass auf diesen Etappen der Verteilung Voraussetzungen für das Mitreissen der Flüssigkeit (sekundäre Mitnahme) durch den Strom des sekundären Dampfes geschaffen werden, welcher mit den Spritzern und Tropfen in Berührung kommt, die sich beim Herausschleudern der Flüssigkeit aus den radialen Rohren des Speisers beim Verspritzen durch die Oberfläche des feststehenden Zylinders und den Verteilungsring der Trommel bilden.
Die Vorrichtung zur Abscheidung der Flüssigkeitstropfen aus dem Dampf-Flüssigkeit-Strom, die im Apparategehäuse oberhalb der oberen Trommel, genauer gesagt in dem Ringspalt zwischen dem Gehäuse und dem Becher des Speisers, angeordnet ist, umfasst eine zentrifugale Abscheidungsvorrichtung. Diese Vorrichtung ist in Form von am Läufer befestigten, geneigten Schaufeln mit abgebogenen Oberkanten und einer Reihe von radial zum Gehäuse starr befestigten Vertikalplatten ausgeführt, über welchen ein konzentrischer Ring angeordnet ist. Diese Vorrichtung gewährleistet keine vollständige Abscheidung der Flüssigkeitstropfen. Die Abscheidung wird in einem Arbeitsgang verwirklicht, und der gesamte Strom des Dampfes geht durch den Fliehkraftabscheider.
Die abgeschiedenen Flüssigkeitstropfen werden dabei von den Seitenkanten der Schaufeln des Abscheiders auf die Wand des Apparates abgeworfen, und die fliegenden Flüssigkeitstropfen kommen mit dem in den Abscheider eintretenden Dampfstrom in Berührung, d. h. es besteht die Möglichkeit einer sekundären Mitnahme der Flüssigkeit. Man muss darauf verweisen, dass eine Vergrösserung der Höhe des Abscheiders, der Anzahl der Schaufeln und der Richtung der Gänge zwischen diesen mit grossen Schwierigkeiten, d. h. mit der Vergrösserung des Widerstandes des Apparates, verbunden ist, was für diesen Typ der Apparate, welche bei einem Restdruck von 1 bis 5 mm Quecksilbersäule betrieben werden, unzulässig ist.
Das Vorhandensein einer grösseren Anzahl von Bohrungen (Tausende, Zehntausende) in den Einsenkungen der Sikken der Trommeln für den Durchgang des Dampfes aus dem Ringraum zwischen der Trommel und dem Gehäuse in den Innenraum der Trommel erschwert die Herstellung des Apparates und erhöht seine Herstellungskosten. Das Vorhandensein der Bohrungen trägt ausserdem zum Mitreissen der Flüssigkeitstropfen durch den Dampf beim Durchgehen desselben in den Hohlraum der Trommel bei.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Dünnschichtverdampfer mit einem Läufer zu schaffen, zudem die Vorrichtung zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit und die zentrifugale Abscheidungsvorrichtung einen intensive- ren Wärmeaustausch erlauben, bei dem die Abscheidung verbessert wird, wobei die gesamte Konstruktion desselben einfacher ist.
Die gestellte Aufgabe wird beim Dünnschichtverdampfer der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile der Sicken der oberen Trommel in Form eines an der Welle des Rund Läufers starr befestigten Tellers ausgeführt ist, der für die Überdeckung des Hohlraums der Trommel und für den Durchgang des Dampfes durch den Ringspalt zwischen der Aussenfläche der Trommel und der Wärmeaustauschfläche des Gehäuses eingerichtet ist, und dass die zentrifugale Abscheidungsvorrichtung sich aus Sektionen zusammensetzt, von welchen jede Sektion zwischen den benachbarten Trommeln untergebracht ist und vertikal angeordnete Schaufeln aufweist,
welche für die Abführung der abgeschiedenen Flüssigkeit auf die Vorrichtung zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile der Sicken zur unteren Trommel ausgeführt sind.
Bei diesem Apparat wird eine bessere Abscheidung ge währleistet. Bei dem erfindungsgemässen Apparat wird die Abscheidung der Flüssigkeitstropfen aus dem Dampf-Flüssigkeit-Strom in drei Etappen verwirklicht: zunächst im Spalt zwischen der Trommel des Läufers und der Wand des Gehäuses (vorläufige Abscheidung); dann bei der Änderung der Richtung des Stromes um 90 , beim Eintritt in die zentrifugale Abscheidungsvorrichtung, die zwischen den benachbarten Trommeln untergebracht sind. Dabei geht durch jede der Sektionen der zentrifugalen Abscheidungsvorrichtung nur ein Teil des Dampfes durch, der sich in einer obenliegenden Sektion des Apparates bildet, was es gestattet, die Dampfgeschwindigkeit in dem Abscheider zu vermindern und dadurch die Bedingungen für den Betrieb desselben zu verbessern.
Die zentrifugale Abscheidungsvorrichtung, die sich aus Sektionen zusammensetzt und bei welcher jede der Sektionen zwischen den benachbarten Trommeln untergebracht ist, kann vertikal auf der Kreislinie angeordnete Schaufeln aufweisen, die für die Abführung der abgeschiedenen Flüssigkeit auf die Vorrichtung zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile der Sicken der unterhalb angeordneten Trommel eingerichtet sind.
Um jede Sektion der zentrifugalen Abscheidungsvorrichtung im Apparat unterbringen zu können, ist keine zusätzliche Höhe des Apparates (nicht arbeitender Teil des Apparates) erforderlich, weil der vorhandene Abstand zwischen den Trommeln mehr als ausreichend ist.
Bei der gleichen Länge des Läufers und den gleichen Abmessungen des Arbeitsteils des Apparates weist der erfindungsgemässe Verdampfer eine um 20 bis 25% grössere Wär meaustauschfläche auf. Die Intensivierung wird durch die neue Konstruktion erreicht, die die Ausnutzung der Oberfläche des oberen Teils des Apparates ermöglicht, in dem früher die zentrifugale Abscheidungsvorrichtung, der Stutzen für die Abführung des sekundären Dampfes und die Vorrichtung zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile der Sicken der oberen Trommel untergebracht wurden.
Im vorliegenden Fall ist die zuletzt genannte Vorrichtung im oberen Teil der Trommel angeordnet und in Form eines Tellers ausgeführt, und die zentrifugale Abscheidungsvorrichtung setzt sich aus einzelnen Sektionen zusammen und ist zwischen den benachbarten Trommeln angeordnet.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch eine ausführliche Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels und beigefügte Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Gesamtansicht des vorliegenden Dünnschichtverdampfers im Längsschnitt,
Fig. 2 Schnitt nach II-II der Fig. 1.
Der in Fig. 1 dargestellte Dünnschichtverdampfer enthält ein vertikal angeordnetes, von aussen beheizbares Gehäuse 1 mit Mänteln 2 und Stutzen 3, 4, 5 jeweils für die Zuführung des Ausgangsproduktes, die Abführung des Blasenrückstandes (oder der konzentrierten Lösung), die Ableitung des Zweitdampfes. Innerhalb des Gehäuses 1 ist die Welle 6 eines Rund-Läufers 7 angeordnet, die gesickte Trommeln 8, 8a trägt, welche mit den Bohrungen 9 (Fig. 2) zum Herausschleudern der Flüssigkeit gegen die Wärmeaustauschfläche 10 (Fig. 1) des Gehäuses 1 versehen sind. Die Trommeln 8, 8a sind an den Stirnseiten in Naben 11, 12 befestigt, welche an der Welle 6 starr befestigt sind. Sie werden an den Ringen 13, 14 jeweils der oberen und der unteren Nabe 11, 12 mittels der Reifen 15 (Fig. 2) und Schrauben 16 befestigt.
Die Wandungen der Trommeln 8, 8a sind in der Längsrichtung gesickt, um die Flüssigkeit, welche der Innenfläche der Trommeln zugeführt wird, in einzelne Ströme einzuteilen, welche unter der Einwirkung der Schwerkraft über die Innenfläche der vorstehenden Teile 17 der Sicken frei herabfliessen, in denen die Bohrungen 9 zum Herausschleudern der Flüssigkeit gegen die Wärmeaustauschfläche 10 des Gehäuses 1 vorgesehen sind. An der Welle 6 des Läufers 7 sind eine Vorrichtung 18, 19 zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile 17 der Sicken einer jeden Trommel 8, 8a sowie eine zentrifugale Abscheidungsvorrichtung angeordnet.
Die Vorrichtung 18 zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile 17 der Sicken der oberen Trommel 8 stellt, erfindungsgemäss, einen starr an der Welle 6 des Läufers 7 befestigten Teller 20 dar, der im oberen Teil der Trommel 8 angeordnet und mit diesem mittels des Reifens 15 und der Schrauben 16 befestigt ist; es ist zur Überdeckung des Hohlraumes der Trommel von oben eingerichtet, damit der Dampf durch den ringförmigen Spalt 21 (Fig. 2) zwischen der Aussenfläche der Trommel 8, 8a und der Wärmeaustauschfläche 10 des Gehäuses 1 durchgehen kann.
Der Teller 22 weist eine Einsenkung auf, die einen zylindrischen Behälter 22 (Fig. 1) darstellt, dessen Kanten in Form eines konzentrischen Ringes 23 ausgeführt sind, bei welchem der Innendurchmesser dl (Fig. 2) kleiner als der Innendurchmesser d2 des zylindrischen Behälters 22 ist, wobei der Ring auf seiner Kreislinie an die Innenfläche der Einsenkungen 24 der Sicken der Trommel 8 anliegt.
Durch das Vorhandensein eines ringförmigen Ansatzes oberhalb des zylindrischen Behälters 22 werden von der sich unter dem ringförmigen Ansatz bildenden vertikalen konzentrischen Flüssigkeitsschicht, welche der Breite des Ansatzes gleich ist, ein gleichmässiges Überfliessen der Flüssigkeit über die Innenkante des konzentrischen Ringes 23 auf deren gesamten Kreislinie und deren anschliessende Verteilung über die Oberfläche des Ringes 23 in Form einer gleichmässigen Dünnschicht gesichert, die auf die Innenfläche der vorstehenden Teile 17 der Sicken der Trommel 8 herabgeworfen wird.
Ausserdem wird durch den Teller 20 der Hohlraum der oberen Trommel 8 überdeckt, wodurch ein Eindringen des Dampfes in den Hohlraum von oben verhindert und erforderliche Voraussetzungen für den Durchgang des Dampfes durch den ringförmigen Spalt 21 zwischen der Aussenfläche der Trommeln 8, 8a und der Wärmeaustauschfläche 10 des Gehäuses 1 geschaffen werden.
In den unten angeordneten Trommeln 8a enthält die Vorrichtung 19 zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile 17 der Sicken der Trommel 8a einen Ring 13 der oberen Nabe 11, der auf der Umfangslinie an den Einsenkungen 24 der Sicken der Trommel 8a angrenzt, und auf der Kreislinie des Ringes 13 ist ein Rand 25 angeordnet, der eine Überleitung der Flüssigkeit in den Hohlraum der Trommel 8a verhindert.
Um ein Überfliessen der Flüssigkeit aus einer jeden oberhalb liegenden Sektion auf den Ring 13 der Vorrichtung 19 zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile 17 der Sicken einer jeden un terhalb liegenden Trommel 8a zu gewährleisten, sind im Gehäuse 1 des Apparates zwischen den benachbarten Trommeln
8, 8a ringförmige Sammelbehälter 26 mit Rinnen 27 angeordnet.
Gemäss der Erfindung ist die zentrifugale Abscheidungsvorrichtung aus einzelnen Sektionen zusammengesetzt ausgeführt, wobei eine jede Sektion 28 zwischen den Trommeln 8 und 8a und zwischen den benachbarten unterhalb liegenden Trommeln 8a und 8a angeordnet ist. Sie weist vertikal auf der
Kreislinie angeordnete Schaufeln 29 (Fig. 2) auf, die für die
Abführung der abgeschiedenen Flüssigkeit auf die Vorrichtung
19 zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die
Innenfläche der vorstehenden Teile 17 der Sicken der unter halb liegenden Trommel 8a eingerichtet sind. Die Schaufeln
29 sind mit ihren Stirnen mittels der Punktschweissung in den
Naben 14, 13 von den jeweils nachfolgenden benachbarten
Trommeln 8, 8a und 8a, 8a befestigt, und sie weisen im Quer schnitt eine krummlinige Form auf. Die Schaufeln 29 sind mit
Aussenkanten 30 versehen, welche nach innen zurückgebogen sind.
Der Ring 14 der unteren Nabe 12 überdeckt an der Stirnseite den Hohlraum einer jeden Trommel 8, 8a von unten, und der Ring 13 der oberen Nabe 11 überdeckt an der Stirnseite den Hohlraum einer jeden Trommel 8a von oben; auf diese Weise ist das Eintreten des Dampfstromes in den Hohlraum der Trommel 8, 8a nur zwischen den Schaufeln 29 der zentrifugalen Abscheidungsvorrichtung einer jeden Sektion 28 möglich.
Dadurch wird eine zuverlässige Abscheidung gesichert, und die abgeschiedene Flüssigkeit wird unter der Einwirkung der zentrifugalen Kraft in den eintretenden Dampfstrom von der Oberfläche der Schaufeln 29 nicht abgeschüttelt; sie sammelt sich in den Biegungen der vertikalen Aussenkanten 30 der Schaufeln 29 an und fliesst in Form von kontinuierlichen Strahlen auf die Vorrichtung 19 zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit über die Innenfläche der vorstehenden Teile 17 der Sicken der unterhalb liegenden Trommel 8a herab. Der Hohlraum der unteren Trommel 8a ist von dem ringförmigen Hohlraum, der zwischen den Trommeln 8, 8a und dem Gehäuse 1 angeordnet ist, durch einen Verschluss abgetrennt.
Der Verschluss ist durch einen am Gehäuse 1 befestigten zylindrischen Schuss 31 gebildet, in dessen oberem Teil ein Ring 32 mit einem Rand über dessen Innendurchmesser in Verbindung mit dem unteren Ring-33 der unteren Trommel 8a angeordnet ist, die einen Rand über den Aussendurchmesser des Ringes 33 besitzt.
Für die Zuführung des Wärmeträgers (des Dampfes) in die Mäntel 2 des Apparates sind Stutzen 34 und für den Abfluss des Kondensates Stutzen 35 vorgesehen.
Der Verdampfer hat folgende Arbeitsweise:
Der Ausgangsrohstoff wird durch den Stutzen 3 (Fig. 1) dem zylindrischen Behälter 22 zugeführt. Bei dem Umlauf des Läufers 7 wird die Flüssigkeit unter der Einwirkung der zentrifugalen Kraft längs der Wandungen des Behälters 22 hochgehoben, indem sie eine vertikale Schicht bildet, die der Breite des Ansatzes gleich ist. Indem sich die Flüssigkeit über die Innenkante des konzentrischen Ringes 23 über die gesamte Kreislinie dieses Ringes überfliesst, zerfliesst sie gleichmässig über dessen Fläche in Form einer Haut, und sie wird dann von dem Aussenrand des Ringes auf die Innenfläche der vorstehenden Teile 17 der Sicken der Trommel 8 herabgeworfen, wo sie in einzelne vertikale Ströme eingeteilt wird, die unter der Einwirkung der Schwerkraft bis zu den Bohrungen 9 herunter abfliessen, die auf verschiedenen Höhen der Trommel 8 angeordnet sind.
Die Ströme der Flüssigkeit werden über die Bohrungen 9 gegen die Wärmeaustauschfläche 10 des Gehäuses 1 herausgeschleudert, wo sie eine niedergehende Dünnschicht bilden, die kontinuierlich durch die Flüssigkeitsstrahlen verwirbelt wird. Ein Teil dieser Flüssigkeit wird auf der Wär meaustauschfläche 10 verdampft, und die nicht verdampfte Flüssigkeit fliesst in den ringförmigen Sammelbehälter 26 herab, aus welchem sie durch die Rinnen 27 auf den Verteilungsring 13 der untenliegenden Trommel 8a überfliesst. Ferner wird unter der Einwirkung der zentrifugalen Kraft die Flüssigkeit von dem Ring 13 gegen die Innenfläche der vorstehenden Teile 17 der Sicken der Trommel 8a geschleudert, wo der Zyklus wiederholt wird.
Die eingedickte Lösung (oder der Blasenrückstand) wird durch den Stutzen 4 entfernt, und der sich bei der Verdampfung der Flüssigkeit gebildete Dampf bewegt sich nach unten durch den ringförmigen Spalt 21 zwischen der Aussenfläche der Trommeln 8 und 8a und der Wärmeaustauschfläche 10 des Gehäuses 1 des Apparates.
Durch die Reibung des Dampfes an der Flüssigkeit, welche Reibung bei der Bewegung des Dampfes entsteht, wird dabei der Prozess des Wärmeaustausches wirksamer durchgeführt.
Bei der Bewegung werden die Dämpfe teilweise (vorläufig) in dem ringförmigen Spalt 21 und bei der Änderung der Richtung des Dampfstromes um 900 beim Eintreten des Dampfes in eine jede Sektion 28 der zentrifugalen Abscheidungsvorrichtung abeschieden. Dann gehen die vorläufig abgeschiedenen Dämpfe durch die zentrifugale Abscheidungsvorrichtung, indem sie sich von den Flüssigkeitstropfen in einer jeden von den Sektionen 28 vollständig befreien; die Dämpfe gelangen dann in den Hohlraum der untenliegenden Trommeln 8a und werden anschliessend aus dem Verdampfer über den Stutzen 5 abgeführt.
Die abgeschiedene Flüssigkeit wird von der Oberfläche der Schaufeln 29 unter der Einwirkung der zentrifugalen Kraft in die Biegungen der vertikalen Aussenkanten 30 der Schaufeln 29 zurückgeschleudert, in diesen gespeichert und sie fliesst unter der Einwirkung der Schwerkraft in Form von kontinuierlichen Strahlen auf den Ring 13 der unterhalb liegenden Trommel 8a herab, von welcher sie dann der Innenfläche der vorstehenden Teile 17 der Sicken zugeführt wird.
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PATENT CLAIMS
1. Thin film evaporator, with a housing (1) which has a heat exchange surface (10), with a shaft (6) of a rotary rotor (7), which carries corrugated drums (8, 8a), each of which on the end faces Hubs (11, 12) are attached, which are rigidly attached to the shaft (6), as well as bores (9) for ejecting the liquid against the heat exchange surface (10) of the housing (1), with a device (18, 19) for evenly distributing the liquid over the inner surface of the protruding parts (17) of the beads of each of the drums (8, 8a) and with a centrifugal separating device, characterized in that,
that the device (18) for evenly distributing the liquid over the inner surface of the protruding parts (17) of the beads of the upper drum (8) in the form of a plate (20) rigidly attached to the shaft (6) of the rotary rotor (7) is executed, which is for the covering of the cavity of the drum (8) and for the passage of the steam through the annular gap (21) between the outer surface of the
Drum (8) and the heat exchange surface (10) of the housing (1) is set up, and that the centrifugal separating device is composed of sections, each section of which between the adjacent drums (8,
8a) is housed and has vertically arranged blades (29),
which are designed for the discharge of the separated liquid onto the device (19) for even distribution of the liquid over the inner surface (10) of the protruding parts (17) of the beads to the lower drum (8a).
2. Thin film evaporator according to claim 1, characterized in that the plate (20) has a depression which is designed in the form of a cylindrical container (22), the edges of which are designed in the form of a concentric ring (23) that the inner diameter (d ) this ring is smaller than the inner diameter (d2) of the cylindrical container (22) and that the ring itself rests with its circular line on the inner surface of the beads of the drums (8, 8a).
3. Thin-film evaporator according to claim 1, characterized in that the blades (29) are attached with their foreheads in the hubs (11, 12) of the adjacent drums (8, 8a) that their cross-section is curvilinear, and that they
Have outer edges (30) which are bent back inwards.
4. Thin film evaporator according to claim 1, characterized in that the depressions (19) of the beads of the drums (8, 8a) are made continuous.
The present invention relates to a Dünnschichtver evaporator, with a housing having a heat exchange surface, with a shaft of a rotary rotor, which carries corrugated drums, each of which is attached to the end faces on hubs that are rigidly attached to the shaft, as well Has holes for hurling the liquid against the heat exchange surface of the housing, with a device for evenly distributing the liquid over the inner surface of the protruding parts of the beads of each of the drums and with a centrifugal separation device.
Such an evaporator can find wide application in the chemical, petrochemical, food and pharmaceutical industries in apparatus in which evaporation, distillation and concentration of thermally unstable substances are carried out.
The present invention can find particularly effective application as an evaporator (still pot) of a column in vacuum rectification.
The need to create thin-film evaporators with a rotor can be explained by the fact that soft conditions for performing distillation, evaporation, concentration and evaporation are achieved in these apparatuses, which allow decomposition and polymerization of the products to be processed , especially the thermally unstable ones. Such devices have a low flow resistance and the water column pressure is practically absent in these devices, which allows the processing of the products under vacuum (at a reduced pressure, with a residual pressure of up to 1 mm of mercury), i.e. H.
lower the temperature in the apparatus.
In addition, the residence time of the product in these devices is shorter in comparison with the other types of known evaporators. It is now a few seconds, e.g. B.
5 5 to 40 seconds, so that the degree of heat exposure can be reduced to a minimum.
The characteristic feature of the thin-film evaporator is that in these devices a high-intensity heat exchange is achieved with a short residence time of the products to be processed.
Thin-film evaporators with a rotor have been developed in which the liquid skin on the heat exchange surface of the apparatus is generated by the blades of the rotor, which are rigidly attached to a drive shaft. In these thin-film evaporators, a gap with a thickness of 1 to 2 mm is provided between their housing and the blades. (DE-PS No. 1 029 642, class 12a, 2 of April 30, 1958; DE-PS No. 971 974, class 12a, 2, published on April 23, 1959; priority of March 17, 1951; US-PS No. 2 596 086, class 159-6, announced on 6.5.52, priority in Switzerland from 30.10.44).
Apparatus of this type is characterized by a limited heat exchange area because its design, manufacturing technology, assembly and operation are complicated by the presence of a small gap between the walls of the housing and the blades of the rotor. This apparatus also requires dynamic mass balancing of the rotor, taking into account the thermal deformations of the rotor and the housing of the device. The apparatus is sensitive to heat loads and loads from the liquid. The highest efficiency of the evaporator is achieved at higher loads by the liquid, namely when 25 to 50% of the starting raw material is removed from the apparatus. The separation of the liquid droplets from the vapor stream is not sufficiently reliable and not completely secured.
In a later developed thin-film evaporator, in which the liquid skin on the heat exchange surface of the apparatus is generated by the blades of the rotor, which are hinged to a drive shaft and slide over the upper surface of the apparatus housing, the problem of increasing the heat exchange surface was partially solved.
The construction of this apparatus allows evaporators with larger dimensions to be created (GB-PS No.
923 889, class 32 B, announced on April 8th, 63, priority in the FRG from May 7th, 58; GB-PS No. 912 922, Class 32B, published 12/12/62, US priority dated
4.04.58).
However, all of the other mentioned disadvantages of the aforementioned known evaporator have remained with this construction of the evaporator. The direct contact of the blades of the rotor with the heat exchange surface of the
Apparates also leads in addition to the undesired Ver
wear the blades and the housing to contaminate the product.
The presence of the blades rubbing against the housing requires careful machining of the surface of the apparatus housing and the production of a polished surface. The blades of the rotor should be made of a wear-resistant material that has high sliding properties.
Careful design and assembly of the rotor are required in order to ensure that each blade is in contact with the heat exchange surface of the housing.
In the present process for producing the thin layer on the heat exchange surface, the optimum thickness of the skin is determined by a complicated interaction. It depends, on the one hand, on the physical properties of the liquid and, on the other hand, on the speed of rotation of the rotor, the weight of the blades, their concern with the heat exchange surface and the special design features of the rotor.
For this reason, the best conditions for the operation of the apparatus are achieved in a relatively narrow range of the pressures of the blades on the liquid.
With an increase in the optimal pressure, the blades can expose the heat exchange surface, i.e. H. tear off the skin. If the pressure is lower, the liquid can fall through.
The problem of enlarging the heat exchange surface by 1.5 to 2 times, the simplification of the construction of the apparatus, its manufacture and its operation was solved to a significant extent in a later developed construction of the rotor thin-film evaporator, in which the creation of a liquid skin is realized on the heat exchange surface without using stirring devices. In this device, the liquid is distributed remotely under the action of centrifugal force by means of corrugated drums arranged on the shaft of the rotor, which have bores for ejecting the liquid against the heat exchange surface of the device housing (see USSR copyright certificate No. 232 955, class 12a, 2 of 03/17/64).
In the embodiments of the known apparatus not all possibilities for intensifying the heat exchange were used. There were z. B. the possibility of intensifying the heat exchange by utilizing the entire surface of the apparatus housing at the level of the rotor and the possibility of intensifying the heat exchange by increasing the friction of the steam on the liquid, the skin flowing down, not exploited. The last-mentioned disadvantage is caused by the fact that the steam that forms on the heat exchange surface is immediately discharged into the interior through the bores provided in the depressions in the beads of the drums.
The devices for an even distribution of the liquid over the inner surface of the protruding parts of the beads of the drum are bulky. They comprise a cylinder rigidly fastened in the housing below the upper drum and having a lower toothed base, a feeder which is designed in the form of a cup fastened to the rotor and arranged in the cylinder. In the lower part of the cup there are radial tubes and a ring with a rim, which is arranged under the bottom of the fixed cylinder and fixed in the upper part of the drum. Such a construction of the distribution device provides for two inconvenient stages of redistribution of the liquid, namely an intermediate distribution of the liquid over the inner surface of the fixed cylinder and a distribution of the liquid around the ring of the drum.
It must be taken into account that at these stages of the distribution the conditions for the entrainment of the liquid (secondary entrainment) by the flow of the secondary vapor, which comes into contact with the splashes and drops that are thrown out of the radial tubes when the liquid is thrown out, are created of the feeder when spraying through the surface of the fixed cylinder and the distribution ring of the drum.
The device for separating the liquid droplets from the vapor-liquid flow, which is arranged in the apparatus housing above the upper drum, more precisely in the annular gap between the housing and the bowl of the feeder, comprises a centrifugal separating device. This device is designed in the form of inclined blades attached to the rotor with bent upper edges and a number of vertical plates fixed radially to the housing and over which a concentric ring is arranged. This device does not guarantee complete separation of the liquid droplets. The separation is achieved in one operation and the entire flow of steam goes through the centrifugal separator.
The separated liquid droplets are thrown from the side edges of the blades of the separator onto the wall of the apparatus, and the flying liquid droplets come into contact with the vapor stream entering the separator, i. H. there is the possibility of secondary entrainment of the liquid. It should be pointed out that increasing the height of the separator, the number of blades and the direction of the passages between them will cause great difficulties, i. H. with the increase in the resistance of the apparatus, which is inadmissible for this type of apparatus which is operated at a residual pressure of 1 to 5 mm of mercury.
The presence of a large number of bores (thousands, tens of thousands) in the depressions of the drums sinks for the passage of steam from the annular space between the drum and the housing into the interior of the drum makes it difficult to manufacture the apparatus and increases its manufacturing costs. The presence of the bores also contributes to the entrainment of the liquid droplets by the steam as it passes into the cavity of the drum.
The invention was based on the object of creating a thin-film evaporator with a rotor, in addition the device for even distribution of the liquid and the centrifugal separation device allow more intensive heat exchange, in which the separation is improved, the entire construction of the same being simpler.
The object is achieved in the thin-film evaporator of the type mentioned according to the invention in that the device for evenly distributing the liquid over the inner surface of the protruding parts of the beads of the upper drum is designed in the form of a plate rigidly attached to the shaft of the rotary rotor, which is for the covering of the cavity of the drum and for the passage of the steam through the annular gap between the outer surface of the drum and the heat exchange surface of the housing is arranged, and that the centrifugal separation device is composed of sections, each section of which is housed between the adjacent drums and vertically has arranged blades,
which are designed for the discharge of the separated liquid onto the device for even distribution of the liquid over the inner surface of the protruding parts of the beads to the lower drum.
With this apparatus, better separation is guaranteed. In the apparatus according to the invention, the separation of the liquid droplets from the vapor-liquid stream is carried out in three stages: first in the gap between the drum of the rotor and the wall of the housing (preliminary separation); then when changing the direction of the flow by 90, when entering the centrifugal separator, which is located between the adjacent drums. In this case, only part of the steam that forms in an overhead section of the apparatus passes through each of the sections of the centrifugal separator, which makes it possible to reduce the steam speed in the separator and thereby improve the conditions for its operation.
The centrifugal separation device, which is composed of sections and in which each of the sections is accommodated between the adjacent drums, can have blades arranged vertically on the circular line, which are used to discharge the separated liquid onto the device for evenly distributing the liquid over the inner surface of the protruding parts of the beads of the drum arranged below are set up.
In order to be able to accommodate each section of the centrifugal separation device in the apparatus, no additional height of the apparatus (non-working part of the apparatus) is required, because the existing distance between the drums is more than sufficient.
With the same length of the runner and the same dimensions of the working part of the apparatus, the evaporator according to the invention has a heat exchange surface that is 20 to 25% larger. The intensification is achieved by the new construction, which allows the use of the surface of the upper part of the apparatus, in which formerly the centrifugal separation device, the nozzle for the discharge of the secondary vapor and the device for the even distribution of the liquid over the inner surface of the protruding parts the beads of the upper drum were accommodated.
In the present case, the last-mentioned device is arranged in the upper part of the drum and designed in the form of a plate, and the centrifugal separation device is composed of individual sections and is arranged between the adjacent drums.
In the following, the present invention is explained by means of a detailed description of a concrete exemplary embodiment and the accompanying drawings. Show it:
1 overall view of the present thin film evaporator in longitudinal section,
FIG. 2 section according to II-II of FIG. 1.
The thin-film evaporator shown in Fig. 1 contains a vertically arranged, externally heatable housing 1 with jackets 2 and nozzles 3, 4, 5 each for the supply of the starting product, the discharge of the bubble residue (or the concentrated solution), the discharge of the secondary steam. Inside the housing 1 is the shaft 6 of a rotary rotor 7, which carries corrugated drums 8, 8a, which are provided with the bores 9 (FIG. 2) for flinging the liquid against the heat exchange surface 10 (FIG. 1) of the housing 1 are. The drums 8, 8 a are fastened at the end faces in hubs 11, 12 which are rigidly fastened to the shaft 6. They are attached to the rings 13, 14 of the upper and lower hubs 11, 12 by means of the hoops 15 (FIG. 2) and screws 16, respectively.
The walls of the drums 8, 8a are corrugated in the longitudinal direction in order to divide the liquid which is supplied to the inner surface of the drums into individual streams which, under the action of gravity, flow freely over the inner surface of the protruding parts 17 of the corrugations, in which the bores 9 are provided for ejecting the liquid against the heat exchange surface 10 of the housing 1. A device 18, 19 for evenly distributing the liquid over the inner surface of the protruding parts 17 of the beads of each drum 8, 8a and a centrifugal separation device are arranged on the shaft 6 of the rotor 7.
The device 18 for evenly distributing the liquid over the inner surface of the protruding parts 17 of the beads of the upper drum 8 represents, according to the invention, a plate 20 rigidly attached to the shaft 6 of the rotor 7, which is arranged in the upper part of the drum 8 and with it is fixed by means of the tire 15 and the screws 16; it is designed to cover the cavity of the drum from above so that the steam can pass through the annular gap 21 (FIG. 2) between the outer surface of the drum 8, 8a and the heat exchange surface 10 of the housing 1.
The plate 22 has a depression that represents a cylindrical container 22 (FIG. 1), the edges of which are designed in the form of a concentric ring 23, in which the inner diameter d1 (FIG. 2) is smaller than the inner diameter d2 of the cylindrical container 22 is, wherein the ring rests on its circular line on the inner surface of the depressions 24 of the beads of the drum 8.
Due to the presence of an annular extension above the cylindrical container 22, a uniform overflow of the liquid over the inner edge of the concentric ring 23 on its entire circular line and its are from the vertical concentric liquid layer forming under the annular extension, which is equal to the width of the extension subsequent distribution over the surface of the ring 23 in the form of a uniform thin layer which is thrown down onto the inner surface of the protruding parts 17 of the beads of the drum 8.
In addition, the cavity of the upper drum 8 is covered by the plate 20, which prevents the steam from penetrating into the cavity from above and the necessary conditions for the passage of the steam through the annular gap 21 between the outer surface of the drums 8, 8a and the heat exchange surface 10 of the housing 1 are created.
In the drums 8a arranged below, the device 19 for evenly distributing the liquid over the inner surface of the protruding parts 17 of the beads of the drum 8a contains a ring 13 of the upper hub 11, which on the circumferential line adjoins the depressions 24 of the beads of the drum 8a, and on the circular line of the ring 13 an edge 25 is arranged which prevents the liquid from being transferred into the cavity of the drum 8a.
In order to ensure an overflow of the liquid from each section above on the ring 13 of the device 19 for even distribution of the liquid over the inner surface of the protruding parts 17 of the beads of each drum 8a below, are in the housing 1 of the apparatus between the neighboring drums
8, 8a annular collecting container 26 with channels 27 arranged.
According to the invention, the centrifugal separation device is designed to be composed of individual sections, each section 28 being arranged between the drums 8 and 8a and between the adjacent drums 8a and 8a lying below. It points vertically on the
Circular line arranged blades 29 (Fig. 2), which for the
Discharge of the separated liquid onto the device
19 for even distribution of the liquid over the
Inner surface of the protruding parts 17 of the beads of the underlying drum 8a are set up. The shovels
29 are with their foreheads by means of the spot welding in the
Hubs 14, 13 from the respectively following adjacent ones
Drums 8, 8a and 8a, 8a attached, and they have a curvilinear shape in cross-section. The blades 29 are with
Outer edges 30 provided, which are bent back inward.
The ring 14 of the lower hub 12 covers on the front side the cavity of each drum 8, 8a from below, and the ring 13 of the upper hub 11 covers on the front side the cavity of each drum 8a from above; in this way the entry of the steam flow into the cavity of the drum 8, 8 a is only possible between the blades 29 of the centrifugal separation device of each section 28.
This ensures reliable separation, and the separated liquid is not shaken off the surface of the blades 29 under the action of the centrifugal force in the entering vapor stream; it collects in the bends of the vertical outer edges 30 of the blades 29 and flows in the form of continuous jets onto the device 19 for evenly distributing the liquid over the inner surface of the protruding parts 17 of the beads of the drum 8a below. The cavity of the lower drum 8a is separated from the annular cavity which is arranged between the drums 8, 8a and the housing 1 by a closure.
The closure is formed by a cylindrical section 31 attached to the housing 1, in the upper part of which there is a ring 32 with an edge over its inner diameter in connection with the lower ring 33 of the lower drum 8a, which has an edge over the outer diameter of the ring 33 owns.
Nozzles 34 are provided for the supply of the heat transfer medium (steam) into the jackets 2 of the apparatus and nozzles 35 are provided for the drainage of the condensate.
The evaporator works as follows:
The starting raw material is fed to the cylindrical container 22 through the nozzle 3 (FIG. 1). During the rotation of the rotor 7, the liquid is lifted up under the action of the centrifugal force along the walls of the container 22 by forming a vertical layer which is equal to the width of the extension. As the liquid overflows over the inner edge of the concentric ring 23 over the entire circular line of this ring, it flows evenly over its surface in the form of a skin, and it is then from the outer edge of the ring onto the inner surface of the protruding parts 17 of the beads of the drum 8, where it is divided into individual vertical streams which, under the action of gravity, flow down to the bores 9, which are arranged at different heights of the drum 8.
The streams of liquid are thrown out via the bores 9 against the heat exchange surface 10 of the housing 1, where they form a falling thin layer which is continuously swirled by the liquid jets. Part of this liquid is evaporated on the heat exchange surface 10, and the non-evaporated liquid flows down into the annular collecting container 26, from which it overflows through the channels 27 onto the distribution ring 13 of the drum 8a below. Furthermore, under the action of the centrifugal force, the liquid is thrown from the ring 13 against the inner surface of the protruding parts 17 of the beads of the drum 8a, where the cycle is repeated.
The thickened solution (or the bubble residue) is removed through the nozzle 4, and the vapor formed during the evaporation of the liquid moves downward through the annular gap 21 between the outer surface of the drums 8 and 8a and the heat exchange surface 10 of the housing 1 of the Apparatus.
The friction between the steam and the liquid, which occurs when the steam moves, makes the process of heat exchange more effective.
When moving, the vapors are partially (temporarily) separated in the annular gap 21 and when the direction of the steam flow is changed by 900 when the steam enters each section 28 of the centrifugal separation device. Then the preliminarily separated vapors pass through the centrifugal separator, completely freeing themselves of the liquid droplets in each of the sections 28; the vapors then get into the cavity of the underlying drums 8a and are then discharged from the evaporator via the nozzle 5.
The separated liquid is thrown back from the surface of the blades 29 under the action of centrifugal force into the bends of the vertical outer edges 30 of the blades 29, stored in these and it flows under the action of gravity in the form of continuous jets on the ring 13 of the below lying drum 8a down, from which it is then fed to the inner surface of the protruding parts 17 of the beads.