RU113667U1

RU113667U1 - DROP FILTER

Info

Publication number: RU113667U1
Application number: RU2011134492/05U
Authority: RU
Inventors: Леон Игнатьевич Трофимов; Валентин Лазаревич Подберезный; Валерий Александрович Никулин; Алексей Владимирович Бюлер
Original assignee: Алексей Владимирович Бюлер; Валерий Александрович Никулин
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2012-02-27

Abstract

1. Выпарной аппарат с падающей пленкой, содержащий греющую камеру с вертикально установленными теплообменными трубками, закрепленными в верхней и нижней трубных решетках, верхнюю растворную камеру, примыкающую к верхней трубной решетке и содержащую устройство для распределения раствора по теплообменным трубкам, а также для формирования пленки раствора на их внутренней поверхности, отражательную пластину, установленную наклонно в открытой снизу нижней растворной камере, примыкающую к стенкам ее и имеющую отверстие для стока в виде сегментного выреза в нижней части, а также сепаратор с патрубком для вывода вторичного пара из аппарата, отличающийся тем, что отражательная пластина выполнена гофрированной с каналами, направленными под уклон. ! 2. Выпарной аппарат по п.1, в котором паровое пространство сепаратора сообщается с патрубком вывода из аппарата вторичного пара каналом, образованным стенками сепаратора и нижней растворной камеры, закрытым снизу и снабженным дренажной трубой, в котором вертикально установлены узкие пластины, перекрывающие часть канала и одним краем примыкающие к стенке сепаратора, а конец дренажной трубы загнут вверх. ! 3. Выпарной аппарат по п.1, отличающийся тем, что нижняя растворная камера снабжена паровым патрубком, размещенным в боковой стенке под отражательной пластиной и сообщающим ее с вынесенным сепаратором. ! 4. Выпарной аппарат по п.1, отличающийся тем, что в отражательной гофрированной пластине по дну каналов выполнены отверстия. ! 5. Выпарной аппарат по п.1, отличающийся тем, что к отражательной пластине к краю отверстия для стока присоединен лоток. ! 6. Выпарной аппарат по п. 1. An evaporator with a falling film containing a heating chamber with vertically installed heat exchange tubes fixed in the upper and lower tube sheets, an upper solution chamber adjacent to the upper tube sheet and containing a device for distributing the solution through the heat exchange tubes, as well as for forming a solution film on their inner surface, a baffle plate installed obliquely in the lower mortar chamber open from below, adjacent to its walls and having a drain hole in the form of a segmental cutout in the lower part, as well as a separator with a branch pipe for removing secondary steam from the apparatus, characterized in that the baffle plate is corrugated with channels directed downhill. ! 2. The evaporator according to claim 1, in which the steam space of the separator communicates with the branch pipe of the secondary steam outlet from the apparatus by a channel formed by the walls of the separator and the lower solution chamber, closed at the bottom and equipped with a drain pipe, in which narrow plates are vertically installed overlapping part of the channel and one edge adjacent to the separator wall, and the end of the drain pipe is bent up. ! 3. The evaporator according to claim 1, characterized in that the lower mortar chamber is equipped with a steam pipe located in the side wall under the baffle plate and communicating with the separated separator. ! 4. The evaporator according to claim 1, characterized in that holes are made in the reflective corrugated plate along the bottom of the channels. ! 5. An evaporator according to claim 1, characterized in that a tray is connected to the baffle plate at the edge of the drain hole. ! 6. The evaporator according to claim

Description

Полезная модель относится к выпарному оборудованию, используемому в химической промышленности, а также в опреснителях соленых вод, и может быть применены в других отраслях техники, где осуществляется концентрирование растворов.The utility model relates to evaporation equipment used in the chemical industry, as well as in salt water desalination plants, and can be applied in other branches of technology where solutions are concentrated.

Проведенные исследования и опыт промышленной эксплуатации показывают, что наиболее эффективными при осуществлении процесса концентрирования растворов являются выпарные аппараты с падающей пленкой. Конструктивная простота и высокая интенсивность теплопередачи обуславливают меньшую металлоемкость этих аппаратов и более низкую стоимость их по сравнению с другими типами выпарных аппаратов.The studies and experience of industrial operation show that the most effective in the process of concentration of solutions are evaporators with a falling film. The structural simplicity and high intensity of heat transfer lead to a lower metal consumption of these devices and their lower cost in comparison with other types of evaporators.

В аппаратах с падающей пленкой выпариваемый раствор в виде пленки распределяется по внутренней поверхности в верхней части вертикально установленных теплообменных трубок. Эта пленка стекая вниз частично испаряется и раствор концентрируется. Поток образующегося вторичного пара при движении вниз ускоряет течение пленки раствора, турбулизирует ее и тем самым обеспечивает весьма высокую скорость выпаривания.In devices with a falling film, the evaporated solution in the form of a film is distributed on the inner surface in the upper part of the vertically installed heat exchange tubes. This film flowing down partially evaporates and the solution is concentrated. The flow of the generated secondary vapor when moving down accelerates the flow of the solution film, turbulizes it and thereby provides a very high evaporation rate.

Недостаток выпарных аппаратов с падающей пленкой состоит в том, что на выходе из нижних концов теплообменных трубок поток вторичного пара, имеющий большую скорость, энергично воздействует на стекающую пленку упаренного раствора и дробит ее на множество мелких капелек. Эти капельки легко уносятся вторичным паром, отводимым из аппарата, что может привести к существенной потере обрабатываемого раствора и загрязнению конденсата вторичного пара, ограничивая возможности полезного использования его. Исходя из изложенного технические решения, направленные на предупреждение загрязнение вторичного пара или на очистку его от капель раствора, являются важным, если не определяющим, аспектом при конструировании выпарных аппаратов с падающей пленкой.The disadvantage of falling film evaporators is that at the exit from the lower ends of the heat exchange tubes, a stream of secondary steam, having a high speed, energetically acts on the flowing film of the evaporated solution and crushes it into many small droplets. These droplets are easily carried away by the secondary steam discharged from the apparatus, which can lead to a significant loss of the treated solution and contamination of the secondary steam condensate, limiting the possibilities of its useful use. Based on the foregoing, technical solutions aimed at preventing the pollution of secondary steam or cleaning it from droplets of solution are an important, if not decisive, aspect in the design of evaporators with a falling film.

Известен выпарной аппарат с падающей пленкой по патенту США №3702807 («Vertical multi-effect distillation plant», Кл. B01D 3/02, 1972), содержащий греющую камеру с вертикально установленными теплообменными трубками, закрепленными в верхней и нижней трубных решетках, верхнюю растворную камеру, примыкающую к верхней трубной решетке и содержащую устройство для распределения раствора по теплообменным трубкам и для формирования пленки раствора на их внутренней поверхности, и сепаратор с патрубком для вывода вторичного пара, выделяющегося из раствора. В этой широко распространенной конструкции выпарного аппарата с падающей пленкой нижняя часть греющей камеры с нижней трубной решеткой встроена сверху в сепаратор и вторичный пар, содержащий капли упаренного раствора, поступает сначала в центральную часть сепаратора, где движется сверху вниз, затем направляется на периферийные участки сечения сепаратора и там поднимается вверх к патрубку вывода вторичного пара. В сепараторе происходит оседание капель раствора вниз на дно. Для обеспечения возможности отделения капель от пара скорость пара вверх на периферийных участках должна быть меньше скорости падения капель, что обусловливает большую площадь поперечного сечения сепаратора и, соответственно, - большой диаметр его. В итоге выпарной аппарат имеет большие габариты, увеличенную металлоемкость и стоимость. Кроме того, для размещения аппарата потребуется более просторное производственное помещение.Known evaporator with a falling film according to US patent No. 3702807 ("Vertical multi-effect distillation plant", CL. B01D 3/02, 1972), containing a heating chamber with vertically mounted heat exchanger tubes fixed in the upper and lower tube sheets, the upper solution a chamber adjacent to the upper tube sheet and containing a device for distributing the solution through the heat exchange tubes and for forming a solution film on their inner surface, and a separator with a nozzle for withdrawing secondary steam released from the solution. In this widespread design of a falling film evaporator, the lower part of the heating chamber with the lower tube sheet is built into the separator from above and the secondary steam containing droplets of one stripped off solution enters first the central part of the separator, where it moves from top to bottom, then goes to the peripheral sections of the separator section and there rises up to the secondary steam outlet pipe. In the separator, the droplets of the solution settle down to the bottom. To ensure the possibility of separation of droplets from steam, the steam velocity upward in the peripheral areas should be less than the droplet drop rate, which leads to a large cross-sectional area of the separator and, accordingly, its large diameter. As a result, the evaporator has large dimensions, increased metal consumption and cost. In addition, a larger production room will be required to accommodate the apparatus.

Более эффективно предотвращение загрязнения и очистка вторичного пара от капель раствора осуществляется в выпарном аппарате с падающей пленкой по патенту США №2624401 («Falling film evaporator with subjacent separator chamber», C1. 159-13, 1953), изображенный на фиг.1. Этот аппарат содержит греющую камеру 11 с вертикально установленными теплообменными трубками 15, закрепленными в верхней 16 и нижней 17 трубных решетках, верхнюю растворную камеру 18, примыкающую к верхней трубной решетке и содержащую устройство 20 для распределения раствора по теплообменным трубкам, а также для формирования пленки раствора на их внутренней поверхности, плоскую отражательную пластину 40, установленную наклонно под нижней трубной решеткой в открытой снизу нижней растворной камере 31, и сепаратор 28 с патрубком для вывода вторичного пара из аппарата. В верхней части отражательная пластина примыкает к стенкам нижней растворной камеры, а в нижней части имеет вырез, выполненный по прямой, перпендикулярной направлению наклона ее и образующий сегментное отверстие 38, которое сообщает нижнюю растворную камеру с паровым пространством сепаратора.More effectively, the prevention of contamination and the purification of the secondary vapor from droplets of the solution is carried out in an evaporator with a falling film according to US patent No. 2624401 ("Falling film evaporator with subjacent separator chamber", C1. 159-13, 1953), shown in Fig.1. This apparatus comprises a heating chamber 11 with vertically mounted heat exchange tubes 15 fixed in the upper 16 and lower 17 tube sheets, an upper solution chamber 18 adjacent to the upper tube sheet and containing a device 20 for distributing the solution through the heat exchange tubes, as well as for forming a solution film on their inner surface, a flat reflective plate 40 mounted obliquely under the lower tube sheet in the lower solution chamber 31 open from below, and a separator 28 with a nozzle for outputting the secondary th pair of the device. In the upper part, the reflective plate is adjacent to the walls of the lower solution chamber, and in the lower part there is a cutout made in a straight line perpendicular to its inclination direction and forming a segment opening 38, which communicates the lower solution chamber with the vapor space of the separator.

Известный выпарной аппарат работает следующим образом.A known evaporator operates as follows.

Исходный раствор поступает в верхнюю растворную камеру на распределительное устройство 20, с помощью которого равномерно распределяется по теплообменным трубкам 15 и в виде пленки стекает вниз. Теплообменные трубки снаружи обогреваются паром, подаваемым в межтрубное пространство. Поток образующегося при выпаривании вторичного пара, выходящий с большой скоростью из нижних концов теплообменных трубок и несущий капли упаренного раствора, достигает поверхности отражательной пластины 40 и резко изменяет направление своего движения - пар двигается вдоль этой поверхности, а капли раствора за счет сил инерции ударяют в пластину и растекаются по ней. Образующийся слой раствора стекает по пластине под уклон и, достигая края сегментного отверстия 38 в нижней части пластины, переливается через край его на дно сепаратора, откуда через патрубок в днище отводится из аппарата. Вторичный пар также проходит через сегментное отверстие 38 в отражательной пластине и обогнув край отверстия направляется к патрубку вывода пара из сепаратора.The initial solution enters the upper solution chamber to the distribution device 20, with the help of which it is evenly distributed over the heat exchange tubes 15 and flows down in the form of a film. Heat exchanger tubes are heated externally by steam supplied to the annulus. The stream of secondary vapor generated during evaporation, coming out at a high speed from the lower ends of the heat exchange tubes and carrying droplets of one stripped off solution, reaches the surface of the reflective plate 40 and sharply changes its direction of motion - the vapor moves along this surface, and the droplets of the solution hit the plate due to inertia forces and spread over it. The resulting solution layer flows down the slope along the plate and, reaching the edge of the segment hole 38 in the lower part of the plate, overflows over the edge to the bottom of the separator, from where it is discharged from the apparatus through a pipe in the bottom. Secondary steam also passes through the segment hole 38 in the reflective plate and rounding the edge of the hole is directed to the steam outlet pipe from the separator.

Преимущества известного выпарного аппарата обусловлены размещением отражательной пластины наклонно под нижней трубной решеткой непосредственно в потоках пара, выходящего из нижних концов теплообменных трубок, что обеспечивает наиболее благоприятные условия для эффективного выделения из парового потока широкого спектра размеров капель, в том числе мелких, которые другими методами обычно трудно уловить. Этот эффект достигается конструктивно простым и дешевым в реализации техническим решением.The advantages of the known evaporator are due to the placement of the reflector plate obliquely under the lower tube sheet directly in the steam flows exiting the lower ends of the heat transfer tubes, which provides the most favorable conditions for the efficient separation of a wide range of droplet sizes from the steam stream, including small droplets, which are usually used by other methods hard to catch. This effect is achieved by a structurally simple and cheap technical solution.

Осаждение на пластине составляет первую стадию, которая облегчает последующие стадии сепарации осуществляемые непосредственно в сепараторе. Последняя стадия, которая может потребоваться в некоторых производственных условиях, в рассматриваемой конструкции выпарного аппарата происходит в канале 29, образованном стенками сепаратора и нижней растворной камеры, закрытом снизу, с использованием циклонного (центробежного) эффекта, при котором капли раствора отбрасываются на стенки сепаратора, стекают по ним вниз на дно канала и, затем через дренажную трубу 33 - на дно сепаратора.The deposition on the plate is the first stage, which facilitates the subsequent stages of separation carried out directly in the separator. The last stage, which may be required in some production conditions, in the design of the evaporator under consideration occurs in the channel 29, formed by the walls of the separator and the lower solution chamber, closed from below, using the cyclone (centrifugal) effect, in which droplets of the solution are thrown onto the walls of the separator, drain down to the bottom of the channel and then through the drainage pipe 33 to the bottom of the separator.

По технической сущности и достигаемому положительному эффекту этот выпарной аппарат с падающей пленкой наиболее близок к заявляемому техническому решению и поэтому принят заявителями в качестве прототипа.The technical nature and the achieved positive effect of this evaporator with a falling film is the closest to the claimed technical solution and therefore accepted by the applicants as a prototype.

Недостаток прототипа заключается в том, что отражательная пластина 40 в нем выполнена плоской. Вследствие этого разделившиеся на пластине раствор и вторичный пар вновь взаимодействуют при сливе раствора через край сегментного отверстия в отражательной пластине. Переливаясь с края плоской пластины в сегментное отверстие 38, поток упаренного раствора образует сплошную завесу по всему прямому краю отверстия, как это показано на фиг.2. Вторичный пар, также проникая через это отверстие в сепаратор и устремляясь под пластину к патрубку для вывода пара из сепаратора, неизбежно проходит через эту завесу и разрушает ее (см. фиг.3). При разрушении завесы происходит дробление раствора с образованием множества струй и капель, т.е. происходит повторное загрязнение пара каплями раствора, вследствие чего увеличивается нагрузка на последующие очистные устройства и в итоге приводит к неполной сепарации раствора из отводимого пара, потере перерабатываемого раствора и загрязнению конденсата вторичного пара.The disadvantage of the prototype is that the reflective plate 40 in it is made flat. As a result, the solution separated on the plate and the secondary steam again interact when the solution is drained through the edge of the segment hole in the reflection plate. Pouring from the edge of the flat plate into the segmented hole 38, the stream of stripped off solution forms a continuous curtain along the entire straight edge of the hole, as shown in FIG. Secondary steam, also penetrating through this hole into the separator and rushing under the plate to the nozzle to withdraw steam from the separator, inevitably passes through this curtain and destroys it (see figure 3). When the curtain is destroyed, the solution is crushed with the formation of many jets and drops, i.e. re-contamination of the steam with droplets of the solution, resulting in an increase in the load on the subsequent treatment devices and, as a result, leads to incomplete separation of the solution from the exhaust steam, loss of the processed solution and contamination of the secondary steam condensate.

Второй недостаток выпарного аппарата-прототипа состоит в том что при наличии в паре мелких капель раствора, сепарация их в канале, образованном стенками сепаратора и нижней растворной камеры, будет неполной вследствие недостаточного действия при этом циклонного эффекта, что также обусловливает незавершенность процесса сепарации.The second disadvantage of the prototype evaporator is that if there are small droplets of solution in the pair, their separation in the channel formed by the walls of the separator and the lower solution chamber will be incomplete due to the insufficient effect of the cyclone effect, which also leads to the incompleteness of the separation process.

Целью создания предлагаемого выпарного аппарата с падающей пленкой является устранение указанных недостатков и повышение тем самым эффективности сепарации вторичного пара в аппарате, в конечном итоге предупреждение потерь обрабатываемого раствора, а также обеспечение чистоты конденсата, получаемого при конденсации вторичного пара.The purpose of the proposed evaporating apparatus with a falling film is to eliminate these drawbacks and thereby increase the efficiency of the separation of the secondary steam in the apparatus, ultimately preventing the loss of the treated solution, as well as ensuring the purity of the condensate obtained by condensation of the secondary steam.

Поставленная цель достигается тем, что в заявляемом выпарном аппарате, содержащем греющую камеру с вертикально установленными теплообменными трубками, закрепленными в верхней и нижней трубных решетках, верхнюю растворную камеру, примыкающую к верхней трубной решетке и содержащую устройство для распределения раствора по тепло-обменным трубкам и для формирования пленки раствора на их внутренней поверхности, отражательную пластину, установленную наклонно под нижней трубной решеткой в открытой снизу нижней растворной камере, и сепаратор с патрубком для вывода вторичного пара из аппарата, согласно изобретения отражательная пластина выполнена гофрированной с каналами, направленными под уклон.This goal is achieved by the fact that in the inventive evaporator apparatus comprising a heating chamber with vertically mounted heat exchanger tubes fixed in the upper and lower tube sheets, an upper solution chamber adjacent to the upper tube sheet and containing a device for distributing the solution through the heat exchange tubes and forming a film of the solution on their inner surface, a reflective plate mounted obliquely under the lower tube sheet in the lower solution chamber open from the bottom, and separately p with a pipe for withdrawing secondary steam from the apparatus, according to the invention, the reflective plate is made corrugated with channels directed downhill.

В выпарном аппарате, в котором паровое пространство сепаратора сообщается с патрубком вывода из аппарата вторичного пара каналом, образованным стенками сепаратора и нижней растворной камеры, закрытого снизу и снабженного дренажной трубой, в канале могут быть вертикально установлены узкие пластины, одним краем примыкающие к стенкам сепаратора, а концы дренажного трубопровода могут быть загнуты вверх.In the evaporation apparatus, in which the steam space of the separator communicates with the outlet pipe from the apparatus of the secondary steam by a channel formed by the walls of the separator and the lower solution chamber, closed from below and equipped with a drainage pipe, narrow plates can be installed vertically in the channel, one edge adjacent to the walls of the separator, and the ends of the drain pipe can be bent up.

Нижняя растворная камера может быть закрыта снизу и снабжена паровым патрубком, размещенным в боковой стенке ее под отражательной пластиной и сообщающим ее с вынесенным сепаратором.The lower solution chamber may be closed from below and provided with a steam nozzle placed in its side wall under the reflective plate and communicating with the remote separator.

В отражательной гофрированной пластине по дну каналов могут быть выполнены отверстия.In the reflective corrugated plate, holes can be made along the bottom of the channels.

К отражательной пластине к краю отверстия для слива раствора может быть присоединен лоток.A tray can be attached to the reflection plate at the edge of the solution drain hole.

В стенке нижней растворной камеры, примыкающей к сточному отверстию в отражательной пластине, может быть выполнено отверстие.An opening may be made in the wall of the lower mortar chamber adjacent to the drain hole in the reflection plate.

Технический результат реализации предлагаемых технических решений заключается в том, что при этом изменяется гидродинамика и аэродинамика потоков упаренного раствора и вторичного пара, выходящих из теплообменных трубок, в результате чего достигается более устойчивая форма стекающей жидкости и тем самым предупреждаются сильные механические взаимодействия этих потоков при движении по отражательной пластине и под ней, нарушающие сплошность жидкостных потоков и повторное диспергирование их.The technical result of the implementation of the proposed technical solutions lies in the fact that the hydrodynamics and aerodynamics of the evaporated solution and secondary steam flows emerging from the heat exchange tubes change, as a result of which a more stable form of the flowing liquid is achieved, and thus strong mechanical interactions of these flows are prevented when moving along reflective plate and under it, violating the continuity of liquid flows and their repeated dispersion.

Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил описания устройств с заявляемой совокупностью отличительных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию «новизна» и «существенные отличия».The analysis of scientific, technical and patent literature did not reveal a description of devices with the claimed combination of distinctive features, which allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criteria of “novelty” and “significant differences”.

Преимущества конструкции заявляемого выпарного аппарата с падающей пленкой иллюстрируется следующими чертежами: на фиг.1 приведена конструкция известного выпарного аппарата - прототипа по патенту США №2624401, на фиг.2 и на фиг.3 изображена картины движения потоков раствора, стекающего с плоской пластины, и вторичного пара, огибающего ее, в известном аппарате-прототипе по патенту США №2624401; на фиг.4 - представлен общий вид заявляемого выпарного аппарата, на фиг.5 - показан вид сверху на отражательную пластину в заявляемом аппарате по Б-Б, показанном на фиг.4; на фиг.6 - изображен вид в поперечном сечении В-В на фиг.4 заявляемой отражательной пластины, на фиг.7 - другой вариант исполнения заявляемой отражательной пластины, на фиг.8 и на фиг.9 - показан характер движения раствора, стекающего с гофрированной отражательной пластины, и вторичного пара, огибающего ее, в заявляемом выпарном аппарате; на фиг.10 - приведен упрощенный вариант заявляемого выпарного аппарата, на фиг.11 и на фиг.12 - приведен другой вариант заявляемого выпарного аппарата, целесообразный при необходимости достижения предельно высокой чистоты вторичного пара, на фиг.13 изображен вариант конструкции гофрированной отражательной пластины с отверстиями, выполненными по дну каналов, образованных гофрами, на фиг.14 приведена конструкция гофрированной отражательной пластины, у которой к краю сливного отверстия присоединен лоток 25, на фиг.15 и на фиг.16 показан вариант конструктивного исполнения заявляемого аппарата, в котором в стенке нижней растворной камеры, примыкающей к сливному отверстию 9 в отражательной пластине, выполнено отверстие 26.The advantages of the design of the inventive evaporator with a falling film is illustrated by the following drawings: Fig. 1 shows the construction of a known evaporator - a prototype according to US patent No. 2624401, Fig. 2 and Fig. 3 depict motion patterns of solution flows flowing from a flat plate, and secondary steam enveloping it in a known prototype apparatus according to US patent No. 2624401; figure 4 - shows a General view of the inventive evaporator, figure 5 - shows a top view of the reflective plate in the inventive apparatus according to BB shown in figure 4; in Fig.6 is a view in cross section bb in Fig.4 of the inventive reflective plate, Fig.7 is another embodiment of the inventive reflective plate, Fig.8 and Fig.9 shows the nature of the movement of the solution flowing down corrugated reflective plate, and the secondary steam enveloping it in the inventive evaporator; figure 10 - shows a simplified version of the inventive evaporation apparatus, figure 11 and figure 12 - shows another variant of the inventive evaporation apparatus, appropriate if necessary to achieve extremely high purity of the secondary steam, figure 13 shows a design variant of a corrugated reflective plate with holes made on the bottom of the channels formed by corrugations, Fig.14 shows the design of the corrugated reflective plate, which is attached to the edge of the drain hole tray 25, Fig.15 and Fig.16 shows a variant of structural embodiment of the claimed apparatus, in which a hole 26 is made in the wall of the lower mortar chamber adjacent to the drain hole 9 in the reflective plate.

Заявляемый выпарной аппарат (фиг.4) содержит греющую камеру 1 с вертикально установленными теплообменными трубками 2, закрепленными в верхней 3 и нижней 4 трубных решетках, верхнюю растворную камеру 5, примыкающую к верхней трубной решетке и содержащее устройство 6 для распределения выпариваемого раствора по теплообменным трубкам и для формирования пленки раствора на их внутренней поверхности, нижнюю растворную камеру 7, примыкающую к нижней трубной решетке, гофрированную отражательную пластину 8, установленную под нижней трубной решеткой в нижней растворной камере наклонно так, чтобы каналы, образованные гофрами (выступами вверх), были направлены под уклон, а края верхней части пластины примыкали к стенкам нижней растворной камеры 7. В нижней части отражательной пластины 8 выполнено сегментное отверстие 9, образованное срезом пластины по прямой, перпендикулярной направлению наклона пластины (Фиг.5). Под греющей камерой 1 расположен сепаратор 10 с патрубками: 11 - для вывода вторичного пара из аппарата и 12 - для отвода упаренного раствора. Формы гофрирования отражательной пластины могут быть различными. На фиг.6 и фиг.7 показаны два возможных варианта формы поперечного сечения гофрированной отражательной пластины в заявляемом выпарном аппарате. В каждом варианте выступающие вверх элементы 14 образуют каналы 15 для движения раствора.The inventive evaporator apparatus (Fig. 4) comprises a heating chamber 1 with vertically mounted heat exchange tubes 2 fixed in the upper 3 and lower 4 tube sheets, an upper solution chamber 5 adjacent to the upper tube sheet and containing a device 6 for distributing the evaporated solution through the heat exchange tubes and for forming a film of the solution on their inner surface, the lower solution chamber 7 adjacent to the lower tube sheet, a corrugated reflective plate 8 mounted under the lower tube sheet in the lower mortar chamber, it is inclined so that the channels formed by the corrugations (upward protrusions) are directed downhill, and the edges of the upper part of the plate are adjacent to the walls of the lower mortar chamber 7. In the lower part of the reflective plate 8, a segment hole 9 is formed, formed by cutting the plate along straight, perpendicular to the direction of inclination of the plate (Figure 5). Under the heating chamber 1 there is a separator 10 with nozzles: 11 - for the withdrawal of secondary steam from the apparatus and 12 - for the removal of one stripped off solution. The corrugation shapes of the reflective plate may be different. In Fig.6 and Fig.7 shows two possible variants of the cross-sectional shape of the corrugated reflective plate in the inventive evaporator. In each embodiment, the upwardly projecting elements 14 form channels 15 for the movement of the solution.

Заявляемый выпарной аппарат работает следующим образом.The inventive evaporator operates as follows.

Исходный раствор поступает в верхнюю растворную камеру 5 на распределительное устройство 6, равномерно распределяется по теплообменным трубкам 2 и в виде пленки стекает вниз. Теплообменные трубки снаружи обогреваются паром, подаваемым в межтрубное пространство через патрубок 13. Поток вторичного пара, образующегося при выпаривании, выходящий с большой скоростью из нижних концов теплообменных трубок и несущий капли концентрированного раствора, достигает поверхности отражательной пластины 8, которая выполнена гофрированной. При этом паровой поток резко изменяет направление движения и скользит вдоль поверхности пластины вниз к сегментному отверстию 9, а капли раствора за счет сил инерции ударяют в пластину. При этом удар основной массы капель приходится в стенки гофр под острым углом, что смягчает силу удара способствуя растеканию капель по поверхности пластины, и тем самым предупреждает образование мелких вторичных капель, которые появляются при прямом ударе жидкости в твердую поверхность, что имеет место в аппарате - прототипе. Стекая в каналы между выступами, капли раствора сливаются воедино и образуют компактные потоки, которые стекают с нижнего края пластины в виде крупных сплошных струй (фиг.8), а вторичный пар, огибая край пластины, проходит между этими струями (фиг.9) и, обтекая струи раствора, не разрушает их. Проходя по сепаратору 10 к патрубку 11, вторичный пар окончательно освобождается от капель раствора и через патрубок 11 выводится из выпарного аппарата. Струи и капли упаренного раствора падают на дно сепаратора и раствор удаляется из аппарата через патрубок 12.The initial solution enters the upper solution chamber 5 to the distribution device 6, is evenly distributed over the heat exchange tubes 2 and flows down in the form of a film. The heat exchanger tubes are heated externally by steam supplied to the annulus through the nozzle 13. The stream of secondary steam generated during evaporation, leaving at high speeds from the lower ends of the heat exchanger tubes and carrying drops of concentrated solution, reaches the surface of the reflective plate 8, which is corrugated. In this case, the vapor flow sharply changes the direction of motion and slides along the surface of the plate down to the segment hole 9, and droplets of the solution due to inertia forces strike the plate. In this case, the impact of the bulk of the droplets falls on the walls of the corrugations at an acute angle, which softens the impact force by facilitating the spreading of droplets on the surface of the plate, and thereby prevents the formation of small secondary droplets that appear when a liquid directly hits a solid surface, which occurs in the apparatus - prototype. Flowing into the channels between the protrusions, the droplets of the solution merge together and form compact streams that flow down from the lower edge of the plate in the form of large continuous jets (Fig. 8), and the secondary vapor passing around the edge of the plate passes between these jets (Fig. 9) and flowing around the stream of solution does not destroy them. Passing through the separator 10 to the pipe 11, the secondary steam is finally released from the droplets of the solution and through the pipe 11 is removed from the evaporator. The jets and drops of one stripped off solution fall to the bottom of the separator and the solution is removed from the apparatus through the nozzle 12.

Характер течения упаренного раствора и вторичного пара на гофрированной отражательной пластине в заявляемом аппарате: упаренный раствор, отделившийся от вторичного пара, стекает из каналов пластины в виде крупных сплошных компактных струй, устойчивых к воздействию потока вторичного пара, огибающего край пластины. Пар свободно проходит в многочисленных промежутках между струями раствора с относительно небольшой скоростью не нарушая целостности этих струй и, следовательно, не загрязняясь каплями раствора.The nature of the flow of one stripped off solution and secondary vapor on a corrugated reflective plate in the inventive apparatus: one stripped off, separated from the second pair, drains from the channel of the plate in the form of large continuous compact jets that are resistant to the effects of a stream of secondary vapor enveloping the edge of the plate. Steam passes freely in the numerous gaps between the jets of the solution at a relatively low speed without violating the integrity of these jets and, therefore, without becoming contaminated with drops of solution.

Вследствие изменения гидродинамики раствора и вторичного пара на отражательной пластине в этом заявляемом выпарном аппарате обеспечивается чистота пара, превышающая чистоту вторичного пара в выпарном аппарате-прототипе и в выпарных аппаратах, применяемых для оснащения большинства технологических производств. Еще более чистый пар может быть получен в выпарном аппарате с вынесенным сепаратором, конструкция которого приведена на фиг.10. В этом аппарате нижняя растворная камера 7 сообщена патрубком 16 с вынесенным сепаратором 10 и дополнительно освободившийся от капель раствора вторичный пар выводится из сепаратора через патрубок 11. В нижней растворной камере стекающий с гофрированной пластины 8 раствор выводится через патрубок 13 а из сепаратора 10 раствор отводится через патрубок 12. Вынесенный сепаратор позволяет создать условия для максимального проявления циклонного эффекта - для сепарации капель. Уменьшение удельной нагрузки потока пара по жидкости на входе в сепаратор, обусловленное применением гофрированной пластины, являются непременными условиями достижения высокой чистоты вторичного пара, отводимого из выпарного аппарата большой единичной производительности, при уменьшенных капитальных затратах на создание оборудования.Due to changes in the hydrodynamics of the solution and the secondary steam on the reflective plate in this inventive evaporator, the purity of the steam is higher than the purity of the secondary steam in the prototype evaporator and in the evaporators used to equip most technological industries. Even cleaner steam can be obtained in an evaporator with a remote separator, the design of which is shown in Fig.10. In this apparatus, the lower solution chamber 7 is communicated with a nozzle 16 with an external separator 10 and the secondary steam that is additionally freed from solution droplets is discharged from the separator through the nozzle 11. In the lower solution chamber, the solution flowing from the corrugated plate 8 is discharged through the nozzle 13 and the solution is discharged from the separator 10 through branch pipe 12. The remote separator allows you to create conditions for the maximum manifestation of the cyclone effect - for the separation of droplets. The decrease in the specific load of the steam flow through the liquid at the inlet to the separator, due to the use of a corrugated plate, are indispensable conditions for achieving high purity of the secondary steam withdrawn from the evaporator with a large unit capacity, with reduced capital costs for the creation of equipment.

При небольших и средних нагрузках по выпариваемой воде при необходимости достижения весьма высокой чистоты вторичного пара целесообразно применять выпарной аппарат с использованием гофрированной отражательной пластины, представленный на фиг.11. В этом аппарате, содержащем греющую камеру 1 с вертикально установленными теплообменными трубками 2, закрепленными в верхней 3 и нижней 4 трубных решетках, верхнюю растворную камеру 5, включающую устройство 6 для формирования пленки раствора на внутренней поверхности теплообменных трубок, отражательную пластину 8, установленную наклонно в открытой снизу нижней растворной камере 7, примыкающую к стенкам ее и имеющую отверстие 9 для стока в виде сегментного выреза в нижней части, и сепаратор 10, паровое пространство сепаратора сообщается с патрубком 11 вывода из аппарата вторичного пара каналом 20, образованным стенками сепаратора и нижней растворной камеры и закрытым снизу, а также снабженным дренажной трубой 19. Выпарной аппарат отличается тем, что в канале вертикально установлены узкие пластины 18, одним краем примыкающие к стенке сепаратора, а конец 21 дренажного трубопровода 19 загнут вверх.At small and medium loads on the evaporated water, if it is necessary to achieve a very high purity of the secondary steam, it is advisable to use an evaporator using a corrugated reflective plate, shown in Fig.11. In this apparatus, comprising a heating chamber 1 with vertically mounted heat exchange tubes 2 fixed in the upper 3 and lower 4 tube sheets, the upper solution chamber 5, including a device 6 for forming a solution film on the inner surface of the heat exchange tubes, a reflective plate 8 mounted obliquely in open from the bottom of the lower chamber 7, adjacent to its walls and having a hole 9 for drain in the form of a segment cutout in the lower part, and the separator 10, the vapor space of the separator communicates with pat ubcom 11 of the output of the secondary steam from the apparatus by the channel 20 formed by the walls of the separator and the lower solution chamber and closed from below, and also equipped with a drainage pipe 19. The evaporator is characterized in that narrow plates 18 are vertically installed in the channel, adjacent to the separator wall at one edge, and the end 21 of the drain pipe 19 is bent up.

При работе аппарата вторичный пар из сепаратора 10 входит в канал 20 через проем 22 и проходя по каналу совершает вращательное движение вокруг стенки нижней растворной камеры, что создает циклонный эффект и обусловливает вынос капель раствора из потока пара на стенки сепаратора. По стенке капли стекают на дно канала. Процесс оседания капель интенсифицируется вихрями 23, обозначенными на фиг.12, которые создаются пластинами 18, размещенными вдоль стенки сепаратора в паровом потоке. Вихри пара 23 способствуют выносу капель к стенкам сепаратора и тем самым - выделению этих капель из потока пара. Раствор, стекающий по стенке на дно канала 20, отводится в сепаратор 10 через дренажную трубу 19, загнутый конец 21 которой образует гидрозатвор. Тем самым обеспечивается равномерный отвод раствора из канала и возможность полного опорожнения сепаратора при работе аппарата без нарушения дренажа по трубе 19. Таким образом, в рассматриваемом выпарном аппарате процесс сепарации осуществляется в три стадии: первая - на отражательной пластине с использованием сил инерции, вторая - в сепараторе 10 осаждением капель в объеме пара, третья стадия - в канале 20 под воздействием циклонного эффекта.When the apparatus is operating, the secondary steam from the separator 10 enters the channel 20 through the opening 22 and passes through the channel and rotates around the wall of the lower solution chamber, which creates a cyclone effect and causes the droplets of the solution to be removed from the vapor stream onto the walls of the separator. Drops run down the wall to the bottom of the channel. The process of settling drops is intensified by vortices 23, indicated in Fig. 12, which are created by plates 18 placed along the separator wall in the steam stream. Vortices of steam 23 contribute to the removal of droplets to the walls of the separator and thereby to the release of these droplets from the vapor stream. The solution flowing down the wall to the bottom of the channel 20 is discharged into the separator 10 through the drain pipe 19, the bent end of which 21 forms a water seal. This ensures uniform drainage of the solution from the channel and the possibility of complete emptying of the separator during operation of the apparatus without disturbing the drainage through the pipe 19. Thus, in the evaporator in question, the separation process is carried out in three stages: the first on the reflective plate using inertia forces, the second on the separator 10 by the precipitation of droplets in a volume of steam, the third stage in the channel 20 under the influence of the cyclone effect.

В случаях работы выпарного аппарата при больших интенсивностях орошения возможно переполнение каналов гофрированной отражательной пластины, нарушение формирования раздельных сплошных струй и, как следствие, ухудшение процесса паросепарации. В этих случаях целесообразно использовать гофрированную отражательную пластину, показанную на фиг.13, на которой по дну каналов между гофрами выполнены отверстия. При работе аппарата часть раствора будет вытекать через эти отверстия и потоки по каналам между гофр будут меньше.In cases of operation of the evaporator at high irrigation intensities, overflow of the channels of the corrugated reflective plate is possible, violation of the formation of separate continuous jets and, as a result, deterioration of the steam separation process. In these cases, it is advisable to use the corrugated reflective plate shown in Fig. 13, on which holes are made along the bottom of the channels between the corrugations. During the operation of the apparatus, part of the solution will flow out through these openings and the flows through the channels between the corrugations will be smaller.

В выпарных аппаратах при небольших производительностях по перерабатываемому раствору, когда сплошные струи раствора, стекающие с гофрированной пластины, невелики и имеется опасность, что они могут разрушаться потоком вторичного пара, целесообразно применять отражательную пластину, показанную на фиг.14, к которой по краю отверстия для слива присоединен лоток, отводящий компактный большой поток раствора к стенке нижней растворной камеры или к стенке сепаратора. В этом случае воздействие потока пара на поток раствора будет минимальным, недостаточным для разрушения потока раствора, и, следовательно, загрязнение вторичного пара не будет иметь место.In evaporators with small production rates of the processed solution, when the continuous streams of solution flowing down from the corrugated plate are small and there is a danger that they can be destroyed by the flow of secondary steam, it is advisable to use the reflection plate shown in Fig. 14, to which along the edge of the hole for a drain is attached to the tray, leading a compact large flow of the solution to the wall of the lower solution chamber or to the wall of the separator. In this case, the effect of the vapor stream on the solution stream will be minimal, insufficient to destroy the solution stream, and, therefore, secondary vapor pollution will not take place.

В случаях больших потоков вторичного пара и малых потоков концентрированного раствора, характерных для режимов выпаривания с большими степенями концентрирования, когда при применении рассмотренных вариантов конструктивного исполнения заявляемого выпарного аппарата физическое взаимодействие их может превысить допустимое, целесообразно использовать вариант выпарного аппарата показанный на фиг.15. В этом аппарате с использованием гофрированной отражательной пластины в стенке нижней растворной камеры, примыкающей к сточному отверстию в отражательной пластине, выполнено отверстие (вырез) 2.6, позволяющий направить часть вторичного пара, очистившегося при натекании на отражательную пластину, сразу в паровое пространство сепаратора минуя струи раствора, стекающие с пластины вниз. Этим достигается уменьшение скорости натекания вторичного пара на струи раствора, позволяющее предупредить их возможное разрушение и загрязнение тем самым вторичного пара.In cases of large flows of secondary steam and small flows of concentrated solution, characteristic of evaporation modes with large degrees of concentration, when using the considered options for the design of the inventive evaporator, their physical interaction can exceed the permissible, it is advisable to use the variant of the evaporator shown in Fig. 15. In this apparatus, with the use of a corrugated reflective plate in the wall of the lower solution chamber adjacent to the drain hole in the reflective plate, a hole (cut) 2.6 is made, which allows directing a part of the secondary steam that has been cleaned by leakage onto the reflective plate immediately into the vapor space of the separator bypassing the solution jet flowing down from the plate. This achieves a decrease in the rate of leakage of the secondary vapor onto the solution jets, which helps to prevent their possible destruction and pollution of the secondary steam.

Таким образом, в заявляемом выпарном аппарате с падающей пленкой при реализации предлагаемых технических решений во всех рассмотренных режимах выпаривания может быть обеспечена сепарация вторичного пара от захваченных капель концентрируемого раствора более эффективная, чем в известных конструкциях выпарного аппарата с падающей пленкой.Thus, in the inventive evaporating apparatus with a falling film, when implementing the proposed technical solutions in all the considered evaporation modes, the separation of the secondary vapor from trapped droplets of the concentrated solution can be provided more efficient than in the known constructions of the evaporating apparatus with a falling film.

Claims

1. The evaporator with a falling film, containing a heating chamber with vertically mounted heat transfer tubes fixed in the upper and lower tube sheets, an upper solution chamber adjacent to the upper tube sheet and containing a device for distributing the solution through the heat exchange tubes, as well as for forming a solution film on their inner surface, a reflective plate mounted obliquely in the lower solution chamber open from below, adjacent to its walls and having a drain hole in the form of seg entnogo cutout in the lower part, and a separator with a pipe for the withdrawal of the vapor from the apparatus, characterized in that the baffle plate is corrugated with channels directed downhill.

2. The evaporator apparatus according to claim 1, in which the steam space of the separator communicates with the outlet of the secondary steam from the apparatus by a channel formed by the walls of the separator and the lower solution chamber, closed from below and provided with a drainage pipe in which narrow plates are installed vertically, overlapping part of the channel and one edge adjacent to the wall of the separator, and the end of the drainage pipe is bent up.

3. The evaporator apparatus according to claim 1, characterized in that the lower solution chamber is provided with a steam nozzle located in the side wall under the reflective plate and communicating it with a remote separator.

4. The evaporator apparatus according to claim 1, characterized in that the holes are made in the reflective corrugated plate along the bottom of the channels.

5. The evaporator apparatus according to claim 1, characterized in that a tray is attached to the reflection plate to the edge of the drain hole.

6. The evaporator apparatus according to claim 1, characterized in that a hole is made in the reflective plate in the wall of the lower mortar chamber adjacent to the drain hole.