CH646613A5 - Apparecchiatura per la distribuzione di liquido in forma di film all'interno di tubi verticali. - Google Patents

Description

La presente invenzione riguarda un'apparecchiatura per la distribuzione di liquido in forma di film all'interno di tubi verticali, secondo la parte generale della rivendicazione 1. È noto che uno dei problemi più importanti per l'impiego di scambiatori a film è quello della migliore distribuzione possibile del liquido lungo la parete interna dei tubi verticali che costituiscono lo scambiatore e per questo scopo sono stati usati diversi tipi di distributori aventi lo scopo di immettere il liquido all'interno dei tubi in modo da favorire la formazione di un film liquido aderente alle pareti interne dei tubi stessi.

Una nota ed analoga apparecchiatura è costituita da un corpo cilindrico pieno provvisto di una battuta a forma di corona circolare alla sua estremità superiore, di una cavità circolare ricavata sulla sua base inferiore e di scanalature elicoidali sulla sua superficie esterna. Il corpo cilindrico o distributore così ottenuto viene introdotto come un tappo nella parte superiore di ogni tubo, in corrispondenza della piastra tubiera del fascio di tubi che costituisce lo scambiatore a film.

Il liquido per entrare nei tubi è costretto a percorrere le scanalature elicoidali ricavate sulla superficie esterna dei tappi cilindrici restando così aderente alla superficie interna dei tubi stessi.

Questi tappi cilindrici o distributori, non avendo alcun foro nella parte superiore, ma solo le fessure periferiche attraverso le quali il liquido penetra nelle scanalature elicoidali, costringono il vapore che si sviluppa dal film liquido durante lo scambio termico a scendere in equicorrente con il liquido per essere separato da questo nella vasca posta sotto il fascio tubiero.

È noto che quando gli scambiatori a film sono usati negli impianti di dissalazione e più in generale quando sono percorsi da liquidi contenenti notevoli quantità di sali insolubili, si formano all'interno dei tubi dei depositi solidi dovuti prevalentemente alla precipitazione di carbonati di calcio, solfati di calcio, sali di magnesio ecc. causando una riduzione dello scambio termico o addirittura l'ostruzione dei tubi con conseguente fermata dell'impianto per procedere alla pulizia dei tubi stessi con mezzi chimici o meccanici.

Per esempio gli impianti per la dissalazione dell'acqua marina devono essere fermati al massimo ogni sei mesi per procedere alla loro pulizia. Per evitare il deposito di sali insolubili sulle pareti interne dei tubi è necessario assicurare la formazione di un film uniforme lungo tutta la parete del tubo, perché in caso di formazione di rivoli si avrebbe, sulla parte di parete asciutta una deposizione incontrollabile dei sali insolubili contenuti nel liquido che si va via via concentrando. I distributori oggetto della suddetta domanda di brevetto pur distribuendo il liquido lungo le pareti interne del tubo in modo abbastanza uniforme, non hanno risolto in modo soddisfacente il problema della formazione di incrostazioni.

È stato ora trovato che imprimendo una leggera rotazione ai suddetti distributori, le incrostazioni all'interno dei tubi vengono fortemente ridotte e che per imprimere detta rotazione basta dare una lievissima conicità verso il basso al corpo cilindrico del distributore, in modo che esso entri nel tubo senza forzature.

Perciò oggetto della presente invenzione è un apparecchiatura per la distribuzione di liquido in forma di film all'interno dei tubi verticali costituita da un corpo cilindrico, provvisto di una battuta a forma di corona circolare distanziata dall'estremità inferiore, di una cavità a sezione circolare almeno nella sua base inferiore e di scanalature elicoidali sulla sua superficie esterna, caratterizzata dal fatto che il corpo cilindrico ha una conicità verso il basso di l°-2° ed è intraducibile nei tubi senza forzature.

La suddetta apparecchiatura può non avere alcun foro nella parte superiore ed è adatta in questa esecuzione per processi in equicorrente liquido-vapore. Per processi in controcorrente liquido-vapore, il corpo cilindrico è munito di un foro lungo l'asse centrale, comunicante superiormente con un tubo di sfiato cieco provvisto di fori laterali, attraverso i quali fuoriesce il vapore. La fig. 1 rappresenta una forma d'esecuzione dell'invenzione e segnatamente una apparecchiatura del primo tipo, costituita dal corpo cilindrico pieno 1, provvisto della battuta 2 a forma di corona circolare, della cavità 3 ricavata nella base inferiore e delle scanalature elicoidali 4; detto corpo cilindrico ha una leggera conicità verso il basso ed è inserito nel tubo 5.

La fig. 2 rappresenta il corpo cilindrico 1 visto dall'alto. La fig. 3 rappresenta un'apparecchiatura del secondo tipo, costituita dal corpo cilindrico pieno 1, provvisto della battuta 2 a forma di corona circolare, delle scanalature elicoidali 3, del foro cilindrico 4 collegato con il tubo di sfiato 5 chiuso superiormente e munito di fori laterali 6. Il corpo cilindrico 1 ha una leggera conicità verso il basso ed è inserito in un tubo 7 dello scambiatore a film.

La fig. 4 rappresenta il corpo cilindrico 1 visto dall'alto. Il funzionamento di un'apparecchiatura del primo tipo è stato verificato negli scambiatori a film di un impianto di dissalazione dell'acqua marina progettato dalla «Snam-progetti». Il processo usato in detto impianto è noto col nome di evaporazione ad effetti multipli ed usa, nei singoli effetti, degli scambiatori a film liquido in cui il vapore sviluppato durante la distillazione fluisce in equicorrente con il liquido discendente lungo le pareti interne dei tubi. L'impianto è stato avviato e dopo circa un anno di marcia è stato fermato per essere ispezionato perché sorprendentemente non si avevano sintomi di diminuzione né di produzione né di scambio termico.

Durante l'ispezione si è notato che i tubi degli scambiatori a film erano puliti e solo 7 su un totale di 1248 presentavano delle incrostazioni, dovute a una cattiva distribuzione della salamoia a causa della ostruzione, da parte di sostanze estranee, delle fessure dei distributori.

Un accurato esame dei tubi puliti e dei rispettivi distributori ha portato alla sorprendente conclusione che la mancanza di incrostazioni era dovuta a una leggera rotazione dei distributori prodotta dal liquido che scendendo nelle scanalature elicoidali generava la reazione che permetteva la rotazione anche grazie alla luce conica esistente tra distribuzione e parete del tubo. Infatti lo strato liquido infil5

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trato in detta luce aveva un effetto lubrificante che agevolava la rotazione stessa.

Questa rotazione è stata poi verificata anche sperimentalmente. La velocità di rotazione stimata era di circa mezzo giro all'ora. Le scanalature elicoidali avevano una luce di 1 mm ed erano inclinate di 45° rispetto all'asse verticale. Il distributore era progettato per alimentare circa 130 1/h di acqua a un tubo di 20 mm di diametro interno e il battente liquido sopra al distributore era di circa 80 mm.

Per aumentare la velocità di rotazione si può aumentare s l'inclinazione delle scanalature e la portata di liquido che le attraversa. Viceversa per diminuire la velocità di rotazione.

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1 foglio disegni

Claims (3)

646613 2 RIVENDICAZIONI

1. Apparecchiatura per la distribuzione di liquido in forma di film all'interno di tubi verticali con flusso liquido-vapore in controcorrente o in equicorrente, costituita da un corpo cilindrico (1), provvisto di una battuta a forma di corona circolare (2) distanziata dalla estremità inferiore, di una cavità a sezione circolare (3; 4) almeno nella sua base inferiore e di scanalature elicoidali (4; 3) sulla sua superficie esterna, caratterizzata dal fatto che il corpo cilindrico ha una conicità verso il basso di 1-2 gradi ed è introduci-bile nei tubi degli scambiatori a film senza forzature.

2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il corpo cilindrico è munito di un foro (4) lungo l'asse centrale comunicante superiormente con un tubo di sfiato (5) cieco provvisto di fori laterali (6) per l'uscita dei vapori nel caso di flusso liquido vapore in controcorrente (fig.

3, 4).