RU122583U1 - FILM STEAMING MACHINE - Google Patents
FILM STEAMING MACHINE Download PDFInfo
- Publication number
- RU122583U1 RU122583U1 RU2012128150/05U RU2012128150U RU122583U1 RU 122583 U1 RU122583 U1 RU 122583U1 RU 2012128150/05 U RU2012128150/05 U RU 2012128150/05U RU 2012128150 U RU2012128150 U RU 2012128150U RU 122583 U1 RU122583 U1 RU 122583U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adjacent
- solution
- chamber
- heat exchange
- film
- Prior art date
Links
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
1. Пленочный выпарной аппарат, содержащий установленные вертикально теплообменные трубы, закрепленные концами в верхней и нижней трубных решетках, приемно-распределительную камеру, оснащенную патрубком для подвода исходного раствора, закрепленную сверху на верхней трубной решетке, примыкающую к верхним концам одной компактной части теплообменных труб и предназначенную для равномерного распределения исходного раствора по этим трубам и для формирования на их внутренней поверхности пленочного течения раствора вниз, а также - выводную камеру, снабженную выводным патрубком, предназначенную для вывода концентрированного раствора и образующегося вторичного пара из теплообменных труб, примыкающую к верхним концам остальной части компактно расположенных теплообменных труб и сообщающую их через выводной патрубок с сепаратором, в котором происходит разделение концентрированного раствора и вторичного пара, отличающийся тем, что нижние концы теплообменных труб, примыкающих к выводной камере, выполнены удлиненными, выведены ниже нижней трубной решетки, где в стенках имеют отверстия и сообщаются с нижними концами труб, примыкающих к приемно-распределительной камере, посредством нижней растворной камеры, выполненной герметичной и прикрепленной снизу к нижней трубной решетке.2. Пленочный выпарной аппарат по п.1, отличающийся тем, что края выпущенных вниз теплообменных труб, примыкающих к выводной камере, снабжены зубцами.3. Пленочный выпарной аппарат по п.1, отличающийся тем, что днище нижней растворной камеры под трубами, примыкающими к приемно-распределительной камере, выполнено с уклоном α=10-60° к горизонтали1. A film evaporator containing vertically installed heat exchange tubes fixed at the ends in the upper and lower tube sheets, a receiving and distribution chamber equipped with a branch pipe for supplying the initial solution, fixed from above on the upper tube sheet, adjacent to the upper ends of one compact part of the heat exchange tubes and designed for uniform distribution of the initial solution through these pipes and for the formation of a downward film flow of the solution on their inner surface, as well as an outlet chamber equipped with an outlet pipe, designed to remove the concentrated solution and the resulting secondary steam from the heat exchange pipes, adjacent to the upper ends of the rest of the compactly located heat exchange tubes and communicating them through the outlet pipe with a separator, in which the concentrated solution and the secondary steam are separated, characterized in that the lower ends of the heat exchange tubes adjacent to the outlet chamber are made They are elongated, brought out below the lower tube sheet, where they have holes in the walls and communicate with the lower ends of the pipes adjacent to the receiving and distribution chamber through the lower mortar chamber, which is sealed and attached to the bottom of the lower tube sheet. 2. The film evaporator according to claim 1, characterized in that the edges of the downwardly ejected heat exchange tubes adjacent to the outlet chamber are provided with teeth. Film evaporator according to claim 1, characterized in that the bottom of the lower mortar chamber under the pipes adjacent to the receiving and distribution chamber is made with a slope α = 10-60 ° to the horizontal
Description
Процесс выпаривания широко применяется для концентрирования стоков различных производств с целью сокращения их объемов и снижения тем самым затрат на последующих стадиях переработки и кондиционирования. Этот процесс в значительной степени осложняется ценообразованием в случаях, если выпариваемые стоки содержат поверхностно-активные вещества. Необходимость борьбы с ценообразованием, вызывающим потери перерабатываемого продукта и загрязнение конденсата образующегося вторичного пара, предопределяет усложнение технологии концентрирования и конструкции применяемых выпарных аппаратов. Вместе с тем, имеющиеся публикации указывают на возможность выпаривания пенообразующих растворов на комбинированных выпарных аппаратах пленочного типа, представляющих совокупность аппаратов с падающей пленкой и аппаратов с поднимающейся пленкой выпариваемого раствора.The evaporation process is widely used to concentrate effluents of various industries in order to reduce their volumes and thereby reduce costs in the subsequent stages of processing and conditioning. This process is greatly complicated by pricing in cases where evaporated effluents contain surfactants. The need to combat pricing, causing losses of the processed product and contamination of the condensate of the generated secondary steam, determines the complexity of the concentration technology and design of the evaporators used. At the same time, the available publications indicate the possibility of evaporation of foaming solutions on combined film-type evaporators, which are a combination of devices with a falling film and devices with a rising film of an evaporated solution.
Известен выпарной аппарат такого комбинированного типа, составляющий часть патента РФ №2039438, МКИ А23С 1/12 «Многокорпусная выпарная установка для пищевых продуктов и выпарной аппарат». Общий вид известного аппарата представлен на фиг.2 в описании этого патента. Выпарной аппарат содержит теплообменные трубки 22, вертикально установленные в греющей камере 15, закрепленные концами в верхней 19 и нижней 20 трубных решетках, верхнюю растворную камеру 17, разделенную вертикальной перегородкой 28 на две изолированные камеры (полости) 29 и 30. Изолированная приемно-распределительная камера 19 предназначена для приема исходного раствора, поступающего на выпаривание, содержит устройство 31 для ввода этого раствора и для равномерного распределения его между частью (половиной) теплообменных трубок 22, а также для формирования с помощью устройства 32 пленочного течения раствора вниз по внутренней поверхности этих трубок. Растворная камера 30 примыкает ко второй половине теплообменных трубок и предназначена для отвода концентрированного раствора и вторичного пара, вытекающих из верхних концов этих трубок, через патрубок 30 в сепаратор 16. В сепараторе 16 концентрированный раствор и вторичный пар разделяются. Концентрированный раствор отводится через патрубок 36 сепаратора, а вторичный пар выводится через патрубок 37. Нижний конец каждой из трубок, примыкающих снизу к приемно-распределительной камере 17, при помощи дугообразного канала 41 сообщается с нижним концом одной из теплообменных трубок, примыкающих к выводной камере 30. Таким образом, в известном выпарном аппарате формируются две теплообменные камеры: одна - с падающей пленкой, вторая - с поднимающейся пленкой выпариваемого раствора. При работе аппарата выпариваемый раствор проходит сначала сверху вниз первую камеру, в виде пленки поступает в нижнюю часть второй и, сохраняя пленочное течение, проходит по теплообменным трубкам второй камеры снизу вверх. В каждой камере происходит выпаривание раствора за счет тепла пара, конденсирующегося на наружной поверхности теплообменных трубок. Образующийся вторичный пар выделяется из пленки раствора и движется по центральной части теплообменных трубок однонаправленно с пленкой выпариваемого раствора. Проведенные исследования показывают, что сформированные в известном выпарном аппарате две греющих (испарительных) камеры, различающиеся гидродинамикой выпариваемого раствора (первая - с падающей пленкой выпариваемого раствора, вторая - с поднимающейся пленкой выпариваемого раствора), работающие последовательно и совместно, в значительной степени влияют на режим и эффективность работы друг друга.Known evaporator of this combined type, which is part of the patent of the Russian Federation No. 2039438, MKI A23C 1/12 "Multi-shell evaporator for food and evaporator". A General view of the known apparatus is presented in figure 2 in the description of this patent. The evaporator contains heat exchange tubes 22, vertically mounted in the heating chamber 15, fixed by the ends in the upper 19 and lower 20 tube sheets, the upper solution chamber 17, divided by a vertical partition 28 into two isolated chambers (cavities) 29 and 30. An isolated reception and distribution chamber 19 is intended to receive the initial solution supplied to the evaporation, contains a device 31 for introducing this solution and for its even distribution between part (half) of the heat transfer tubes 22, as well as for framing using a device 32 of the film flow of the solution down the inner surface of these tubes. The solution chamber 30 is adjacent to the second half of the heat exchange tubes and is designed to drain the concentrated solution and the secondary steam flowing from the upper ends of these tubes through the pipe 30 to the separator 16. In the separator 16, the concentrated solution and the secondary steam are separated. The concentrated solution is discharged through the nozzle 36 of the separator, and the secondary steam is discharged through the nozzle 37. The lower end of each of the tubes adjacent to the bottom of the receiving and distribution chamber 17, through an arcuate channel 41 communicates with the lower end of one of the heat transfer tubes adjacent to the outlet chamber 30 Thus, in a known evaporation apparatus, two heat-exchange chambers are formed: one with a falling film, the second with a rising film of the evaporated solution. During operation of the apparatus, the evaporated solution passes first from the top down the first chamber, in the form of a film enters the lower part of the second and, while maintaining the film flow, passes through the heat exchange tubes of the second chamber from the bottom up. In each chamber, the solution is evaporated due to the heat of steam condensing on the outer surface of the heat exchange tubes. The resulting secondary vapor is released from the solution film and moves along the central part of the heat exchange tubes unidirectionally with the film of the evaporated solution. Studies have shown that two heating (evaporation) chambers formed in a known evaporation apparatus that differ in the hydrodynamics of the evaporated solution (the first with the falling film of the evaporated solution, the second with the rising film of the evaporated solution), which work sequentially and together, significantly affect the mode and each other's work efficiency.
Преимущества этого известного комбинированного выпарного аппарата заключается в следующем.The advantages of this known combination evaporator are as follows.
Во-первых, обеспечивается более равномерное распределение потока выпариваемого раствора по теплообменным трубкам в испарительной камере с поднимающейся пленкой, чем это достигается в обычных выпарных аппаратах с поднимающейся пленкой, работающих отдельно. Это позволяет получить более устойчивую и эффективную теплопередачу и увеличить производительность аппарата, предотвращая оголение поверхности теплообмена и образование вследствие этого отложений из-за неравномерности выпаривания в теплообменных трубках.Firstly, a more uniform distribution of the flow of the evaporated solution through the heat exchange tubes in the evaporating chamber with a rising film is ensured than is achieved in conventional evaporating apparatus with a rising film, operating separately. This allows you to get a more stable and efficient heat transfer and increase the productivity of the apparatus, preventing exposure of the heat exchange surface and the formation of deposits due to the uneven evaporation in the heat transfer tubes.
Во-вторых, при принятой последовательности движения раствора исключается необходимость нагрева раствора в нижней части теплообменных трубок, составляющих испарительную камеру с поднимающейся пленкой, для формирования пленочного течения раствора вверх. В обычных выпарных аппаратах с поднимающейся пленкой в нижней части теплообменных трубок происходит нагрев раствора, затем его вскипание и лишь потом формирование пленочного движения с интенсивной теплопередачей. При этом и нагрев, и вскипание -процессы, низкоинтенсивные по теплопередаче, обуславливают увеличенную металлоемкость и стоимость обычных аппаратов с поднимающейся пленкой.Secondly, with the adopted sequence of motion of the solution, the need for heating the solution in the lower part of the heat exchange tubes constituting the evaporation chamber with the rising film is eliminated to form a film flow of the solution up. In conventional evaporators with a rising film in the lower part of the heat exchange tubes, the solution heats up, then it boils and only then does the film movement with intense heat transfer form. At the same time, both heating and boiling -processes, low-intensity in heat transfer, determine the increased metal consumption and the cost of ordinary devices with a rising film.
По технической сущности и достигаемому положительному эффекту этот известный выпарной аппарат наиболее близок заявляемому техническому решению и поэтому выбран нами в качестве прототипа.According to the technical nature and the achieved positive effect, this known evaporator is closest to the claimed technical solution and therefore we have chosen as a prototype.
Рассматриваемый известный комбинированный выпарной аппарат имеет следующие недостатки.Considered known combination evaporator has the following disadvantages.
Во-первых, выпарной аппарат имеет большое сопротивление по растворному тракту, обусловленное в преобладающей степени сопротивлением движению паро-жидкостной смеси в дугообразных каналах, соединяющих нижние концы теплообменных трубок с падающей и поднимающейся пленкой раствора.. Вследствие этого уменьшается скорость вторичного пара, скорость движения пленки и, соответственно, интенсивность теплопередачи в тепло-обменных трубках с поднимающейся пленкой.Firstly, the evaporator has a high resistance along the solution path, which is mainly due to the resistance to the movement of the vapor-liquid mixture in the arcuate channels connecting the lower ends of the heat exchange tubes with the falling and rising film of the solution. As a result, the speed of the secondary vapor and the speed of the film and, accordingly, the intensity of heat transfer in heat exchanging tubes with a rising film.
Во-вторых, как показали опубликованные результаты исследований гидродинамики, при движении с большой скоростью паро-жидкостной смеси в соединительных дугообразных каналах также, как и в V-образных теплообменных трубках, может происходить срыв жидкости с тыльной поверхности соединительного дугообразного канала под действием центробежных сил, что исключает эту часть поверхности из процесса теплопередачи (см. реферат 14 И 41 в реферативном. журнале «Химия», 1990). Вследствие больших скоростей движения паро-растворной смеси такой процесс может иметь место в определенных рабочих режимах в рассматриваемом выпарном аппарате.Secondly, as the published results of hydrodynamic studies have shown, when a vapor-liquid mixture moves in a connecting arc-shaped channels at a high speed, as well as in V-shaped heat-exchange tubes, a liquid can break off from the back surface of the connecting arc-shaped channel under the action of centrifugal forces, which excludes this part of the surface from the heat transfer process (see abstract 14 and 41 in the abstract. Journal of Chemistry, 1990). Due to the high speeds of the vapor-solution mixture, such a process can take place in certain operating conditions in the evaporator in question.
В-третьих, необходимость размещения множества дугообразных трубных каналов (перемычек) между теплообменными трубами с падающей и поднимающейся пленками усложняет конструкцию известного выпарного аппарата, увеличивает его металлоемкость и, следовательно, - стоимость.Thirdly, the need to place many arcuate tube channels (jumpers) between heat exchanging tubes with falling and rising films complicates the design of the known evaporator, increases its metal consumption and, consequently, the cost.
Целью создания предлагаемого пленочного выпарного аппарата является устранение указанных недостатков и обеспечение условий, обеспечивающих достижение большей интенсивности выпаривания раствора, уменьшения тем самым необходимой поверхности теплопередачи и упрощения конструкции аппарата.The aim of the creation of the proposed film evaporator is to eliminate these drawbacks and ensure conditions that achieve greater intensity of evaporation of the solution, thereby reducing the necessary heat transfer surface and simplifying the design of the apparatus.
Поставленная цель достигается тем, что в пленочном выпарном аппарате, содержащем установленные вертикально теплообменные трубы, закрепленные концами в верхней и нижней трубных решетках, приемно-распределительную камеру, оснащенную патрубком для подвода исходного раствора, закрепленную сверху на верхней трубной решетке, примыкающую к верхним концам одной компактной части теплообменных труб и предназначенную для равномерного распределения исходного раствора по этим трубам с формированием с помощью пленкообразователя на их внутренней поверхности пленочного течения раствора вниз, а также - выводную камеру, снабженную выводным патрубком, предназначенную для вывода концентрированного раствора и образующегося вторичного пара из теплообменных труб, примыкающую к верхним концам остальной части компактно расположенных тепло-обменных труб и сообщающую их через выводной патрубок с сепаратором, в котором происходит разделение концентрированного раствора и вторичного пара, согласно изобретению новым является то, что нижние концы теплообменных труб, примыкающих к выводной камере, выполнены удлиненными и выведены ниже нижней трубной решетки и сообщаются с нижними концами труб, примыкающих к приемно-распределительной камере, посредством нижней растворной камеры, выполненной герметичной и закрепленной снизу к нижней трубной решетке.This goal is achieved by the fact that in the film evaporator containing vertically mounted heat exchange pipes, fixed by the ends in the upper and lower tube sheets, a receiving and distribution chamber equipped with a nozzle for supplying the initial solution, mounted on top of the upper tube sheet, adjacent to the upper ends of one the compact part of the heat exchange pipes and designed for uniform distribution of the initial solution over these pipes with the formation of a film former on their inner the surface of the film flow of the solution downward, as well as the outlet chamber, equipped with an outlet pipe, designed to withdraw the concentrated solution and the resulting secondary steam from the heat exchange tubes, adjacent to the upper ends of the rest of the compactly located heat exchange tubes and communicating them through the outlet pipe with a separator , in which the separation of the concentrated solution and the secondary steam takes place, according to the invention, new is that the lower ends of the heat exchange tubes adjacent to the outlet chamber, are elongated and withdrawn below the lower tube plate and in communication with the lower ends of the tubes adjacent to the receiving-distribution chamber, through the lower solution chamber formed sealed and fixed to the lower bottom tube sheet.
В заявляемом пленочном выпарном аппарате края выпущенных вниз теплообменных труб, примыкающих к выводной камере, могут быть снабжены зубцами, а стенки их под нижней трубной решеткой могут иметь отверстия. В заявляемом пленочном выпарном аппарате днище нижней растворной камеры под трубами, примыкающими к приемно-распределительной камере, может иметь уклон α=10-60° к горизонтали до границы с пучком труб, примыкающим к выводной камере, а верхние концы теплообменных труб, примыкающих к выводной камере, могут быть выпущены вверх на ħ=5-50 мм. Кроме того, в заявляемом пленочном выпарном аппарате в стенку нижней растворной камеры у пучка тепло-обменных труб, примыкающих к выводной камере, могут быть врезаны патрубки для подвода и вывода раствора, количество теплообменных труб, примыкающих к премно-распределительной камере, может от количества труб, примыкающих к выводной камере, и эти трубы могут иметь разный диаметр.In the inventive film evaporator apparatus, the edges of the downwardly exchanged heat exchange tubes adjacent to the outlet chamber can be provided with teeth, and their walls under the lower tube sheet can have openings. In the inventive film evaporator apparatus, the bottom of the lower solution chamber under the pipes adjacent to the reception and distribution chamber may have a slope of α = 10-60 ° horizontally to the boundary with the tube bundle adjacent to the outlet chamber, and the upper ends of the heat exchange tubes adjacent to the outlet chamber can be released upwards by ħ = 5-50 mm. In addition, in the inventive film evaporator apparatus into the wall of the lower solution chamber near the bundle of heat-exchange tubes adjacent to the outlet chamber, nozzles for supplying and leaving the solution can be cut, the number of heat-exchange tubes adjacent to the premix chamber may depend on the number of pipes adjacent to the outlet chamber, and these pipes may have different diameters.
Технический положительный результат от практической реализации предлагаемого пленочного выпарного аппарата заключается в значительном уменьшении потерь давления в паро-растворном тракте аппарата за счет уменьшения потерь давления вторичного пара при движении его от выхода из теплообменных трубок с падающей пленкой до входа его снизу в теплообменные трубы с поднимающейся пленкой. Это достигается путем уменьшения его скорости при обеспечении минимально возможного пути движения. Кроме того, конструкция заявляемого выпарного аппарата позволяет в каждом из пучков теплообменных труб - с падающей или поднимающейся пленки раствора - независимо от работы другого, устанавливать гидродинамический режим, наиболее благоприятный для высокоэффективного концентрирования раствора.The technical positive result from the practical implementation of the proposed film evaporator is to significantly reduce the pressure loss in the vapor-solution channel of the device by reducing the pressure loss of the secondary steam when it moves from the exit of the heat exchanger tubes with a falling film to the bottom of it entering the heat exchanger tubes with a rising film . This is achieved by reducing its speed while ensuring the smallest possible path of movement. In addition, the design of the inventive evaporation apparatus allows in each of the bundles of heat transfer tubes — with a falling or rising film of the solution — independently of the operation of the other, to establish the hydrodynamic regime most favorable for highly efficient concentration of the solution.
Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил патентов и публикаций с описанием конструкций пленочных выпарных аппаратов и теплообменников с заявляемой совокупностью отличительных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемых технических решений критерию «новизна», а несомненные и значительные преимущества их - о соответствии критерию «существенные отличия».The analysis of scientific, technical and patent literature did not reveal patents and publications describing the designs of film evaporators and heat exchangers with the claimed combination of distinctive features, which allows us to conclude that the proposed technical solutions meet the criterion of "novelty", and their undoubted and significant advantages are that they meet the criterion "Significant differences."
Заявляемый пленочный выпарной аппарат иллюстрируется следующими чертежами: на фиг.1 представлен общий вид выпарного аппарата, на фиг.2 изображены нижняя часть теплообменных труб 1 и 2 выпарного аппарата и нижняя растворная камера 15, в которых схематически показано движение потоков выпариваемого раствора 20 и вторичного пара 17 от теплообменных труб 1 с падающей пленкой к теплообменным трубам 2 с поднимающейся пленкой, на фиг.3 - нижняя часть теплообменных труб и нижняя растворная камера 15, у которой под теплообменами тубами 1, примыкающими к приемно-распределительной камере 5 днище выполнено с уклоном 16 к теплообменным трубам 2, примыкающими к выводной камере 9. На фиг.4 показан вид парового пространства нижней растворной камеры под нижней трубной решеткой 4 в сечении по А-А, как обозначено на фиг.2, с нанесенной схемой направлений движения потока вторичного пара 17, на фиг.5 показана нижняя растворная камера 15 с уклоном 16, присоединенная снизу к нижней трубной решетке 4, а также нижние концы 21 теплообменных труб 2 с отверстиями 24, выведенные в нижнюю растворную камеру, и расположение патрубков 25 и 26, которые могут быть использованы для подвода раствора и для вывода части выпариваемого раствора. На фиг.6 приведен вариант вывода вниз концов 21 от труб 2, закрепленных в накладке 27, присоединяемой снизу к нижней трубной решетке 4, а также показаны зубцы 28 на этих концах труб. На фиг.7 приведен вариант конструктивного выполнения заявляемого выпарного аппарата, при котором верхние концы 29 теплообменных труб 2 выведены выше верхней трубной решетки 3 на высоту ħ. На фиг.8 показан общий вид заявляемого пленочного выпарного аппарата, в котором использованы некоторые из рассмотренных отличительных конструктивных элементов.The inventive film evaporation apparatus is illustrated by the following drawings: figure 1 shows a General view of the evaporation apparatus, figure 2 shows the lower part of the heat transfer tubes 1 and 2 of the evaporator and the lower solution chamber 15, which schematically shows the movement of the flows of the evaporated solution 20 and the secondary steam 17 from heat exchanging tubes 1 with a falling film to heat exchanging tubes 2 with a rising film, Fig. 3 - the lower part of the heat exchanging pipes and the lower solution chamber 15, in which under the heat exchangers are tubes 1 adjacent to the intake and distribution chamber 5, the bottom is made with a slope 16 to the heat exchange tubes 2 adjacent to the outlet chamber 9. FIG. 4 shows a view of the vapor space of the lower mortar chamber under the lower tube sheet 4 in section AA, as indicated in FIG. 2 , with a chart of the directions of the flow of the secondary vapor stream 17, FIG. 5 shows the lower solution chamber 15 with a slope 16, attached from the bottom to the lower tube sheet 4, as well as the lower ends 21 of the heat exchange tubes 2 with openings 24 brought into the lower solution chamber, and location pa tubes 25 and 26, which can be used to supply the solution and to withdraw part of the evaporated solution. Figure 6 shows a variant of the withdrawal of the ends 21 from the pipes 2 fixed in the plate 27, attached to the bottom of the lower tube sheet 4, and also shows the teeth 28 at these ends of the pipes. Figure 7 shows a variant of the structural implementation of the inventive evaporator, in which the upper ends 29 of the heat exchange tubes 2 are displayed above the upper tube sheet 3 to a height ħ. On Fig shows a General view of the inventive film evaporator, which used some of the considered distinctive structural elements.
На фиг.1 общим видом показан заявляемый выпарной аппарат, содержащий установленные вертикально теплообменные трубы 1 и 2, закрепленные концами в верхней 3 и нижней 4 трубных решетках, приемно-распределительную камеру 5, оснащенную патрубком 6 для подвода исходного раствора, направляемого на выпаривание, закрепленную сверху на верхней трубной решетке 3, примыкающую к верхним концам одной компактной части теплообменных труб 1 и предназначенную для равномерного распределения исходного раствора форсункой 7 по этим трубам и для формирования с помощью пленкообразующего устройства 8 на внутренней поверхности теплообменных труб 1 пленочного течения раствора вниз, а также выводную камеру 9, снабженную выводным патрубком 10, предназначенную для вывода концентрированного раствора и вторичного пара, выходящих из верхних концов примыкающих к ней теплообменных труб 2, через выводной патрубок 10 в сепаратор 11. В сепараторе 11 происходит разделение концентрированного раствора и вторичного пара. Концентрированный раствор отводится из сепаратора через патрубок 12, вторичный пар - через патрубок 13.Figure 1 shows a General view of the inventive evaporator containing vertically mounted heat exchange pipes 1 and 2, fixed with ends in the upper 3 and lower 4 tube sheets, a receiving and distribution chamber 5, equipped with a pipe 6 for supplying the initial solution, sent to the evaporation, fixed on top of the upper tube sheet 3, adjacent to the upper ends of one compact part of the heat transfer tubes 1 and intended for uniform distribution of the initial solution by the nozzle 7 over these pipes and for forming with the power of the film-forming device 8 on the inner surface of the heat-exchange pipes 1 of the film flow of the solution downward, as well as the outlet chamber 9, equipped with an outlet pipe 10, designed to output a concentrated solution and secondary steam coming from the upper ends of the heat-exchange pipes adjacent to it 2, through the outlet pipe 10 into the separator 11. In the separator 11, the concentrated solution and the secondary steam are separated. The concentrated solution is discharged from the separator through the pipe 12, the secondary steam through the pipe 13.
Заявляемый пленочный выпарной аппарат работает следующим образом.The inventive film evaporator operates as follows.
Исходный раствор поступает в аппарат через патрубок 6 в приемно-распределительную камеру 5 и форсункой 7, прикрепленной к входному патрубку, равномерно распределяется по пленкообразующему устройству 8, размещенному над теплообменными трубками 1 и формирующему пленочное течение раствора по внутренней поверхности этих трубок, примыкающих к приемно-распределительной камере 5. Стекая в виде пленки вниз, раствор частично выпаривается за счет тепла греющего пара, поступающего в межтрубное пространство аппарата через патрубок 14. Из нижних концов теплообменных трубок 1 частично концентрированный раствор в виде пленки 18 и образовавшийся вторичный пар потоками 17 попадают в нижнюю растворную камеру 15 (см. фиг.2). На дне нижней растворной камеры 15 образуются потоки раствора 20 от теплообменных труб 1 к теплообменным трубам 2 с удлиненными концами 21 и затекают снизу в эти трубы. Потоки вторичного пара 17 из труб 1 также направляются к трубам 2 и снизу, или через отверстия 22 в удлиненных концах этих труб, попадают внутрь и направляются по трубам 2 вверх, увлекая с собой раствор, проникающий в трубы снизу. При этом в пристенном слое теплообменных труб формируется пленка раствора, которая потоками вторичного пара увлекается вверх. Для эффективного формирования пленки раствора на внутренней поверхности теплообменных труб могут быть выполнены отверстия 2. Предпочтительно, чтобы количество отверстий на каждой трубке было не менее 2, расположенных диаметрально друг против друга. При этом встречные потоки пара из этих отверстий встречаются в центре труб в потоке раствора, поступающего в трубы снизу, и образуют в центральной части труб паровую полость, пар из которой и устремляется вверх, увлекая с собой оттесненный к стенкам раствор. Уровень раствора в нижних концах 21 теплообменных труб 2 будет поддерживаться примерно на уровне или несколько выше отверстий 22, что обеспечивает описанный механизм формирования пленки без значительных сопротивлений движению потоков пара 17. Поднимаясь в виде пленки вверх, раствор окончательно выпаривается за счет тепла греющего пара, конденсирующегося на наружной поверхности теплообменных труб, и вытекает из верхних концов труб 2 в выводную камеру 9. В эту камеру устремляется также образующийся вторичный пар 17 (см. фиг.1 и фиг.2). Потоки концентрированного раствора и вторичного пара из выводной камеры 9, стекая по поверхности верхней трубной решетки 3, через патрубок 10 попадают в сепаратор 11.The initial solution enters the apparatus through the nozzle 6 into the receiving and distribution chamber 5 and the nozzle 7 attached to the inlet nozzle is evenly distributed over the film-forming device 8 located above the heat-exchange tubes 1 and forming a film-like flow of the solution along the inner surface of these tubes adjacent to the receiving distribution chamber 5. When flowing down in the form of a film, the solution is partially evaporated due to the heat of the heating steam entering the annulus of the apparatus through the nozzle 14. From the lower ends Of the heat exchange tubes 1, a partially concentrated solution in the form of a film 18 and the resulting secondary steam by streams 17 enter the lower solution chamber 15 (see FIG. 2). At the bottom of the lower solution chamber 15, flows of solution 20 are formed from the heat exchange tubes 1 to the heat exchange tubes 2 with elongated ends 21 and flow from below into these pipes. The streams of the secondary steam 17 from the pipes 1 are also directed to the pipes 2 and from below, or through the openings 22 in the elongated ends of these pipes, get inward and are directed upward through the pipes 2, entraining a solution penetrating into the pipes from below. At the same time, a solution film is formed in the near-wall layer of the heat exchange tubes, which is carried upward by the flows of the secondary vapor. To effectively form a solution film on the inner surface of the heat exchange tubes, holes 2 can be formed. It is preferable that the number of holes on each tube be at least 2, which are diametrically opposed to each other. In this case, counter flows of steam from these holes meet in the center of the pipes in the flow of the solution entering the pipes from below, and form a vapor cavity in the central part of the pipes, the steam from which rises upward, dragging the solution pushed to the walls. The level of the solution in the lower ends 21 of the heat exchange tubes 2 will be maintained at or about a little higher than the openings 22, which provides the described mechanism for film formation without significant resistance to the movement of steam flows 17. Rising in the form of a film upward, the solution finally evaporates due to the heat of the heating steam, condensing on the outer surface of the heat exchange tubes, and flows from the upper ends of the tubes 2 into the outlet chamber 9. The generated secondary steam 17 also rushes into this chamber (see FIG. 1 and FIG. 2). Streams of concentrated solution and secondary steam from the outlet chamber 9, flowing down the surface of the upper tube sheet 3, through the pipe 10 fall into the separator 11.
Чертежи фиг.2, 3 и 4 наглядно показывают, что движение вторичного пара из тепло-обменных труб 1 с падающей пленкой в теплообменные трубы 2 с поднимающейся пленкой происходит поперек трубного пучка между теплообменных труб с поднимающейся пленкой 2 через свободное проходное сечение, занимающее всю высоту парового пространства в нижней растворной камере, что определяет скорость его перемещения, многократно меньшую, чем скорость, которая имеет место в дугообразных каналах в выпарном аппарате, принятом за прототип, и, следовательно, со значительно меньшими потерями давления при этом движении. Уменьшение потерь пара при движении позволяет при равных общих потерях давления пара в аппарате, увеличить в заявляемом выпарном аппарате скорость пара и скорость движения поднимающейся пленки в теплообменных трубах с поднимающейся пленкой 2 и, соответственно, повысить интенсивность выпаривания не только в этих трубах, но и в теплообменных трубах с падающей пленкой 1, т.е во всем заявляемом выпарном аппарате в целом.The drawings of figures 2, 3 and 4 clearly show that the movement of the secondary steam from the heat exchange tubes 1 with the falling film into the heat exchanging tubes 2 with the rising film occurs across the tube bundle between the heat exchanging pipes with the rising film 2 through a free passage, occupying the entire height vapor space in the lower solution chamber, which determines the speed of its movement, many times lower than the speed that occurs in arcuate channels in the evaporation apparatus adopted for the prototype, and therefore but less pressure loss during this movement. The reduction of steam losses during movement allows, with equal total losses of steam pressure in the apparatus, to increase the steam velocity and speed of the rising film in heat transfer tubes with rising film 2 in the inventive evaporator and, accordingly, to increase the evaporation rate not only in these pipes, but also in heat-exchange tubes with a falling film 1, i.e., in the entire claimed evaporator apparatus as a whole.
В случае необходимости равномерность поступления раствора из нижней растворной камеры снизу в теплообменные трубы, примыкающие к выводной камере, можно повысить, снабдив края выпущенных вниз теплообменных труб 21 зубцами, как это показано на фиг.6.If necessary, the uniformity of the flow of solution from the bottom of the solution chamber from the bottom into the heat exchanger pipes adjacent to the outlet chamber can be improved by providing the edges of the downward heat exchanger tubes 21 with teeth, as shown in Fig.6.
Для сокращения времени перетока выпариваемого раствора от теплообменных труб с падающей пленкой 1 к теплообменным трубам с поднимающейся пленкой 2 и для увеличения подпора потока раствора на входе в теплообменные трубы с поднимающейся пленкой 2, днище нижней растворной камеры под трубами 1, примыкающими к приемно-распределительной камере, может быть выполнено с уклоном α=10-60° к горизонтали в сторону пучка труб 2 с поднимающейся пленкой до границы с пучком этих труб. (см. фиг.3).To reduce the time of overflow of the evaporated solution from heat exchanging pipes with a falling film 1 to heat exchanging pipes with a rising film 2 and to increase the flow rate of the solution at the inlet to the heat exchanging pipes with a rising film 2, the bottom of the lower solution chamber under the pipes 1 adjacent to the reception and distribution chamber can be performed with a slope of α = 10-60 ° horizontally in the direction of the tube bundle 2 with the rising film to the border with the bundle of these tubes. (see figure 3).
Для предупреждения возможного тормозящего воздействия слоя концентрированного раствора, образующегося на верхней трубной решетке 3 при отекании с нее из выводной камеры 9, верхние концы теплообменных труб 2, примыкающих к выводной камере, могут быть выпущены вверх (выступ 16, см. фиг.7) на ħ=5-50 мм над верхней поверхностью верхней трубной решетки 3.To prevent possible inhibitory effect of the layer of concentrated solution formed on the upper tube sheet 3 when it flows from it from the outlet chamber 9, the upper ends of the heat exchange tubes 2 adjacent to the outlet chamber can be released upward (protrusion 16, see Fig. 7) ħ = 5-50 mm above the upper surface of the upper tube sheet 3.
Для повышения удобства пуска заявляемого выпарного аппарата в работу, а также для обеспечения возможности раздельного регулирования потоков выпариваемого раствора через теплообменные трубки с падающей пленкой 1 и с поднимающейся пленкой 2, в стенку нижней растворной камеры у пучка труб, примыкающих к выводной камере, может быть врезаны патрубки для подвода 25 и вывода 26 выпариваемого раствора (см. фиг..8).To improve the convenience of starting up the inventive evaporator apparatus to work, as well as to enable separate regulation of the flows of the evaporated solution through heat exchange tubes with a falling film 1 and a rising film 2, they can be cut into the wall of the lower solution chamber near the tube bundle adjacent to the outlet chamber nozzles for supplying 25 and output 26 of the evaporated solution (see Fig. 8).
Для обеспечения возможности обеспечения независимых наиболее благоприятных гидродинамических и теплокинетических условий работы теплообменные трубы, примыкающие к приемно-распределительной и выводной камерам, могут быть выполнены разного диаметра, различаться по количеству.To ensure the possibility of providing the most independent of independent hydrodynamic and thermokinetic operating conditions, the heat transfer pipes adjacent to the receiving and distribution and outlet chambers can be made of different diameters and vary in quantity.
Конструкция нижних концов теплообменных труб, примыкающих в выводной камере, в заявляемом пленочном выпарном аппарате, обеспечивает стремительное почти мгновенное формирование пленки выпариваемого раствора в выпущенной вниз части теплообменной трубы с поднимающейся пленкой, в которой струи поступающего вторичного пара инициируют паровую каверну ниже обогреваемого участка и устремляясь вверх сразу образуют на входе на обогреваемый участок у стенок его пленку выпариваемого раствора, имеющую большую скорость и интенсивно перемешиваемую, что обеспечивает интенсивную теплопередачу по всей теплообменной трубе и предупреждает образование отложений солей в нижней части ее, которое имеет место в действующих выпарных аппаратах с поднимающейся пленкой.The design of the lower ends of the heat exchanger tubes adjacent to the exhaust chamber in the inventive film evaporator provides rapid almost instantaneous formation of a film of the evaporated solution in the downwardly directed part of the heat exchanger pipe with a rising film, in which the jets of the incoming secondary steam initiate a steam cavity below the heated section and rush immediately form at the entrance to the heated section near the walls its film of the evaporated solution, which has a high speed and intensively mixing chained that ensures intensive heat transfer across the heat exchange pipe and prevents the formation of salt deposits at the bottom of it, which takes place in the operating evaporators with a rising film.
Возможность независимого изменения диаметров и количества теплообменных труб с падающей и поднимающейся пленкой, позволяет создавать в этих трубах гидродинамические условия наиболее благоприятные для эффективной теплопередачи и продолжительной работы как при одном, так и при другом взаимном движении взаимодействующих фаз, предупреждая негативные влияния, характерные для выпарного аппароата - прототипа.The possibility of independent changes in the diameters and number of heat exchanging pipes with a falling and rising film allows us to create hydrodynamic conditions in these pipes that are most favorable for efficient heat transfer and continuous operation both with one and the other mutual movement of the interacting phases, preventing the negative effects characteristic of the evaporation apparatus - prototype.
Таким образом, практическая реализация заявляемой конструкции пленочного выпарного аппарата позволяет не только существенно увеличить интенсивность теплопередачи и, следовательно, уменьшить габариты или увеличить производительность при прочих равных условиях по сравнения с известными выпарными аппаратами этого типа, но и создавать условия гидродинамики и теплопередачи, наиболее благоприятные для процесса выпаривания раствора как в теплообменных трубках с падающей пленкой, так и при движении его в виде поднимающейся пленки. Кроме того, при использовании заявляемого аппарата более надежно обеспечивается стабильность его работы и удобство эксплуатации технологической установки, в составе которой будет использоваться аппарат.Thus, the practical implementation of the claimed design of the film evaporator allows not only to significantly increase the heat transfer intensity and, therefore, to reduce the dimensions or increase productivity, ceteris paribus, compared with the known evaporators of this type, but also to create the conditions of hydrodynamics and heat transfer, the most favorable for the process of evaporation of the solution both in heat exchanging tubes with a falling film, and when it moves in the form of a rising film. In addition, when using the inventive apparatus more reliably ensures the stability of its operation and ease of operation of the technological installation, which will be used in the apparatus.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012128150/05U RU122583U1 (en) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | FILM STEAMING MACHINE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012128150/05U RU122583U1 (en) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | FILM STEAMING MACHINE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU122583U1 true RU122583U1 (en) | 2012-12-10 |
Family
ID=49255962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012128150/05U RU122583U1 (en) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | FILM STEAMING MACHINE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU122583U1 (en) |
-
2012
- 2012-07-03 RU RU2012128150/05U patent/RU122583U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102259941B (en) | Vertical tube seawater spewing and boiling evaporator | |
CN206156788U (en) | Miniature sea water desalination device based on waste heat utilization | |
CN102287951B (en) | Absorbing heat pump | |
CN102765770B (en) | Efficient machine for desalting sea water | |
RU122583U1 (en) | FILM STEAMING MACHINE | |
CN206142859U (en) | Evaporimeter for water distiller | |
CN102233193A (en) | Evaporation concentration device | |
CN102659194B (en) | Distillation-type seawater desalinization device | |
CN105066751B (en) | Plate heat exchanger | |
CN216141288U (en) | MVR evaporator processing device for electroplating wastewater | |
US10315932B2 (en) | Device, apparatus and method for desalinating seawater | |
RU155224U1 (en) | COMBINED EVAPORATOR FILM TYPE | |
RU134069U1 (en) | COMBINED EVAPORATOR | |
RU2323762C1 (en) | Evaporator | |
CN102060345B (en) | Novel and efficient seawater desalination evaporator | |
CN201145260Y (en) | Exhaust-heat boiler and steam drum thereof | |
RU2303475C1 (en) | Multi-stage evaporator | |
RU2173668C2 (en) | Deaeration-distillation heat-exchanger | |
RU2659282C1 (en) | Distiller | |
RU2480699C2 (en) | Heat and mass exchange equipment with combined scheme of interaction of gas and liquid flows | |
RU48709U1 (en) | EVAPORATOR | |
RU2259514C1 (en) | Instant-boiling evaporator | |
RU31337U1 (en) | Instant boiling point | |
SU1011990A1 (en) | Surface condenser | |
RU2234355C1 (en) | Evaporative desalting plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130704 |