RU155224U1

RU155224U1 - COMBINED EVAPORATOR FILM TYPE

Info

Publication number: RU155224U1
Application number: RU2014139896/05U
Authority: RU
Inventors: Леон Игнатьевич Трофимов; Владимир Петрович Напольских
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2015-09-27

Abstract

1. Комбинированный выпарной аппарат пленочного типа, содержащий установленные вертикально теплообменные трубы с падающей и поднимающейся пленкой, 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 теплообменных труб с падающей пленкой, выводную камеру, примыкающую к верхним концам теплообменных труб с поднимающейся пленкой, снабженную выводным патрубком и сообщающую их через выводной патрубок с сепаратором, нижнюю растворную камеру, прикрепленную снизу к нижней трубной решетке и сообщающую нижние концы труб с падающей пленкой с нижними концами труб с поднимающейся пленкой, причем нижние концы труб с поднимающейся пленкой удлинены и выведены в нижнюю растворную камеру, отличающийся тем, что торцами удлиненные нижние концы теплообменных труб с поднимающейся пленкой примыкают к днищу нижней растворной камеры или к опорной плите, расположенной на днище, а на их стенках снизу выполнены вертикальные разрезы, одна из сторон которых отогнута наружу - в межтрубное пространство.2. Комбинированный выпарной аппарат пленочного типа по п. 1, отличающийся тем, что на всех удлиненных нижних концах теплообменных труб с поднимающейся пленкой отогнута одинаковая (левая или правая) сторона вырезов.3. Комбинированный выпарной аппарат пленочного типа по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что высота вырезов и, соответственно, высота образовавшихся проточных щелей, выполняются такими, чтобы нижнюю часть их занимал поток выпариваемого раствора, а верхняя часть - н�1. A film-type combined evaporator containing vertically mounted heat exchanger tubes with falling and rising film, fixed with 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 the ends of the heat-exchanging pipes with a falling film, the outlet chamber adjacent to the upper ends of the heat-exchanging pipes with a rising film, equipped with an outlet pipe and communicating they through the outlet pipe with a separator, the lower solution chamber attached to the bottom of the lower tube sheet and communicating the lower ends of the pipes with the falling film with the lower ends of the pipes with the rising film, and the lower ends of the pipes with the rising film are elongated and displayed in the lower solution chamber, characterized the fact that the ends of the elongated lower ends of the heat exchange tubes with a rising film are adjacent to the bottom of the lower mortar chamber or to a base plate located on the bottom, and vertical p cuts, one side of which is bent outward - into the annulus. 2. The combined evaporator of the film type according to claim 1, characterized in that on all the elongated lower ends of the heat exchange tubes with a rising film, the identical (left or right) side of the cutouts is bent. Combined evaporator film type according to PP. 1 and 2, characterized in that the height of the cutouts and, accordingly, the height of the formed flow-through slots are made so that the lower part is occupied by the flow of the evaporated solution, and the upper part is not

Description

Полезная модель может быть использована в химической, фармацевтической отраслях промышленности, а также в радиохимической отрасли для выпаривания радиоактивных сточных вод, пенообразующих растворов, и растворов, содержащих поверхностно-активные вещества.The utility model can be used in the chemical and pharmaceutical industries, as well as in the radiochemical industry for the evaporation of radioactive wastewater, foaming solutions, and solutions containing surfactants.

Выпарные аппараты пленочного типа - с падающей и с поднимающейся пленкой выпариваемого раствора являются весьма эффективными и экономичными аппаратами и широко распространены в различных отраслях промышленности. Высокая интенсивность выпаривания в этих аппаратах обеспечивается тем, что выпариваемый раствор формируется в виде тонкой турбулентной пленки, которая под действием силы тяжести и энергии образующегося вторичного пара с большой скоростью движется по внутренней поверхности теплообменных труб, установленных вертикально и обогреваемых снаружи. При этом эффективность их работы в значительной степени зависит от протяженности пленочного течения раствора, то есть от высоты теплообменных труб. Однако, большая высота обычно применяемых аппаратов затрудняет размещение их в производственном помещении и требует дополнительных затрат на увеличение высоты помещений при оснащении технологического производства пленочными аппаратами.Evaporators of a film type - with a falling and rising film of an evaporated solution are very efficient and economical devices and are widespread in various industries. The high evaporation rate in these devices is ensured by the fact that the evaporated solution is formed in the form of a thin turbulent film, which, under the action of gravity and energy of the generated secondary steam, moves at high speed along the inner surface of heat exchanging pipes installed vertically and heated from the outside. Moreover, the efficiency of their work largely depends on the length of the film flow of the solution, that is, on the height of the heat transfer tubes. However, the high height of commonly used devices makes it difficult to place them in the production room and requires additional costs to increase the height of the premises when equipping the technological production with film devices.

Традиционным и наиболее рациональным способом устранения этого недостатка является совмещение в одном выпарном аппарате теплообменных труб с падающей и с поднимающейся пленкой раствора, соединенных последовательно так, чтобы выпариваемый раствор проходил эти трубы, различающиеся гидродинамикой, последовательно.The traditional and most rational way of eliminating this drawback is to combine in one evaporator the heat exchange pipes with the falling and rising film of solution, connected in series so that the evaporated solution passes these pipes, which are distinguished by hydrodynamics, in series.

Известен выпарной аппарат по патенту РФ на изобретение №2039438, МПК A23C 1/12, 1995 г., который содержит вертикально установленные теплообменные трубы, закрепленные концами в верхней и нижней трубных решетках, приемно-распределительную камеру, выводную камеру и сепаратор. Приемно-распределительная камера оснащена патрубком для подвода исходного раствора, направляемого на выпаривание, закреплена сверху на верхней трубной решетке, примыкает к верхним концам теплообменных труб с падающей пленкой и предназначена для равномерного распределения исходного раствора форсункой по этим трубам и для формирования в них с помощью пленкообразующего устройства пленочного течения раствора вниз (падающей пленки). Выводная камера, также размещена на верхней трубной решетке, снабжена выводным патрубком, предназначена для вывода концентрированного раствора и вторичного пара, выходящих из верхних концов примыкающих к ней теплообменных труб с поднимающейся пленкой, через выводной патрубок в сепаратор, где происходит разделение концентрированного раствора и вторичного пара.Known evaporation apparatus according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2039438, IPC A23C 1/12, 1995, which contains vertically mounted heat transfer pipes fixed by the ends in the upper and lower tube sheets, a receiving and distribution chamber, a discharge chamber and a separator. The receiving and distribution chamber is equipped with a nozzle for supplying the initial solution directed to evaporation, mounted on top of the upper tube sheet, adjoins the upper ends of the heat exchange tubes with a falling film and is designed for uniform distribution of the initial solution by the nozzle through these pipes and for forming them using film-forming device film flow of the solution down (falling film). The outlet chamber, also located on the upper tube sheet, is equipped with an outlet pipe, designed to discharge concentrated solution and secondary steam emerging from the upper ends of heat exchange tubes adjacent to it with a rising film, through the outlet pipe to a separator, where the concentrated solution and secondary steam are separated .

В этом аппарате нижние концы установленных вертикально теплообменных труб с падающей и с поднимающейся пленкой соединены попарно при помощи дугообразных труб-переходников. В каждой из соединенных пар труб перерабатываемый раствор выпаривается частично, стекая сначала сверху вниз в теплообменных трубах с падающей пленкой, затем по дугообразным трубам-переходникам проходит в теплообменные трубы с поднимающейся пленкой и при движении по этим трубам снизу вверх выпаривается окончательно. Недостаток этого известного выпарного аппарата заключается в значительном сопротивлении паро-растворного тракта при перетоках раствора и образовавшегося вторичного пара по трубам-переходникам, а также в конструктивной сложности аппарата ввиду наличия этих труб переходников.In this apparatus, the lower ends of vertically mounted heat exchanger tubes with falling and rising film are connected in pairs using arcuate adapter tubes. In each of the connected pairs of pipes, the processed solution is partially evaporated, first flowing down from above in heat exchanging pipes with a falling film, then passes through arcuate adapter pipes into heat exchanging pipes with a rising film, and when moving through these pipes from bottom to top, it is finally evaporated. The disadvantage of this known evaporation apparatus is the significant resistance of the vapor-solution channel during the flow of the solution and the generated secondary steam through the adapter pipes, as well as the structural complexity of the device due to the presence of these adapter pipes.

Указанный недостаток при обычных рабочих режимах работы сведен к минимуму в известном комбинированном выпарном аппарате по патенту РФ на полезную модель №134069, МПК B01D 1/22, который принят в качестве прототипа. В этом известном аппарате, содержащем установленные вертикально теплообменные трубы с падающей и поднимающейся пленкой, 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 теплообменных труб с падающей пленкой и предназначенную для равномерного распределения исходного раствора по трубам с падающей пленкой, а также для формирования на их внутренней поверхности пленочного течения раствора вниз, выводную камеру, снабженную выводным патрубком, предназначенную для вывода концентрированного раствора и образующегося вторичного пара из теплообменных труб с поднимающейся пленкой, примыкающую к верхним концам этих теплообменных труб и сообщающую их через выводной патрубок с сепаратором, в котором происходит разделение концентрированного раствора и вторичного пара, нижнюю растворную камеру, прикрепленную снизу к нижней трубной решетке и сообщающую нижние концы теплообменных труб с падающей пленкой с нижними концами труб с поднимающейся пленкой. Причем, нижние концы труб с поднимающейся пленкой удлинены и выведены в объем нижней растворной камеры.The specified drawback during normal operating modes of operation is minimized in the well-known combined evaporator according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 134069, IPC B01D 1/22, which is adopted as a prototype. In this known apparatus, comprising vertically mounted heat exchanger tubes with a falling and rising film, fixed with ends in the upper and lower tube sheets, a receiving and distribution chamber equipped with a nozzle for supplying an initial solution, mounted on top of the upper tube sheet, adjacent to the upper ends of the heat transfer pipes with a falling film and intended for uniform distribution of the initial solution in pipes with a falling film, as well as for the formation of a film on their inner surface When the solution flows downward, the outlet chamber, equipped with an outlet nozzle, is designed to withdraw the concentrated solution and the resulting secondary steam from the heat exchange tubes with a rising film, adjacent to the upper ends of these heat exchange tubes and communicating them through the outlet pipe with a separator, in which the concentrated solution is separated and secondary steam, a lower solution chamber attached from below to the lower tube sheet and communicating the lower ends of the heat exchange tubes with a falling film with n zhnimi pipe ends with a rising film. Moreover, the lower ends of the pipes with a rising film are elongated and brought into the volume of the lower solution chamber.

Известный комбинированный выпарной аппарат, принятый в качестве прототипа, имеет существенный недостаток.Known combined evaporator, adopted as a prototype, has a significant drawback.

Этот недостаток заключается в том, что при работе с повышенной производительностью по выпариваемому раствору возникает большое гидродинамическое сопротивление при взаимодействии потоков выпариваемого раствора и вторичного пара на входе в теплообменную трубу с поднимающейся пленкой, что замедляет процесс формирования пленки в этих теплообменных трубах. Паровой поток через устройства для завихрения (отверстия) в нижней части труб проникает сначала в сплошной поток жидкости, проникающий в теплообменную трубу снизу, создавая паро-растворную смесь, которая затем, при движении вверх, разделяется: жидкость оттесняется к стенкам, а паровой поток по центру трубы устремляется вверх и увлекает с собой раствор, образующий выше входа взаимодействующих потоков слой (пленку) на стенках трубы. Такая гидродинамическая трансформация потоков обусловливает существенное сопротивление движению вторичного пара на входе, а увеличенный при этом объем паро-растворной смеси, заполняющей нижнюю часть трубы, соответственно заметно сокращает в ней площадь интенсивной теплопередачи к испаряемому раствору. Повышение сопротивления наблюдается также на входном участке при концентрировании растворов с повышенной концентрацией и вязкостью. Анализ показывает, что устройство для завихрения в аппарате, принятом за прототип, наиболее эффективно работает только при небольших соотношениях потоков раствора и вторичного пара на входе в теплообменную трубу с поднимающейся пленкой.This disadvantage lies in the fact that when working with increased productivity for the evaporated solution, a large hydrodynamic resistance arises when the flows of the evaporated solution and the secondary steam interact at the inlet of the heat transfer pipe with a rising film, which slows down the process of film formation in these heat transfer pipes. The vapor flow through the swirl devices (openings) in the lower part of the pipes first penetrates into a continuous liquid stream penetrating the heat exchanger pipe from below, creating a vapor-solution mixture, which then, when moving upward, is separated: the liquid is pushed to the walls, and the vapor stream is the center of the pipe rushes up and carries with it a solution that forms a layer (film) above the entrance of the interacting flows on the pipe walls. Such a hydrodynamic transformation of flows causes substantial resistance to the movement of the secondary vapor at the inlet, and the increased volume of the steam-solution mixture filling the lower part of the pipe, accordingly, significantly reduces the area of intense heat transfer to the evaporated solution in it. An increase in resistance is also observed at the inlet section during the concentration of solutions with a high concentration and viscosity. The analysis shows that the device for swirling in the apparatus adopted for the prototype, works most efficiently only with small ratios of the flow of the solution and the secondary steam at the entrance to the heat exchange tube with a rising film.

Технической задачей, разрешаемой при создании заявляемого комбинированного выпарного аппарата пленочного типа, является устранение указанного недостатка и обеспечение наиболее благоприятных гидродинамических условий для теплопередачи в теплообменных трубах с поднимающейся пленкой, при которых достигается более эффективная работа этих труб и всего аппарата в целом.The technical problem to be solved when creating the inventive combined evaporator apparatus of the film type is to eliminate this drawback and provide the most favorable hydrodynamic conditions for heat transfer in heat exchanging tubes with a rising film, in which more efficient operation of these pipes and the whole apparatus as a whole is achieved.

Указанный выше недостаток отсутствует в предлагаемом в качестве полезной модели техническом решении.The above disadvantage is absent in the proposed technical solution as a utility model.

Заявляемая полезная модель «Комбинированный выпарной аппарат пленочного типа» отличается от прототипа тем, что торцами удлиненные нижние концы теплообменных труб с поднимающейся пленкой выпариваемого раствора примыкают к днищу нижней растворной камеры или к опорной плите, расположенной на днище, а на их стенках снизу выполнены вертикальные разрезы, одна из сторон которых отогнута наружу - в межтрубное пространство, вследствие чего в стенках образуются проточные щели для одновременного и совместного пропуска в эти трубы потоков выпариваемого раствора и вторичного пара, выходящих в нижнюю растворную камеру из нижних концов теплообменных труб с падающей пленкой. Отогнутые наружу края разрезов способствует формированию упорядоченного движения в теплообменные трубы с поднимающейся пленкой раствора из объема его в нижней растворной камере вдоль отогнутых краев уже на входе в трубы с поднимающейся пленкой, облегчающего формирование и ускоряющего пленочное течение.The inventive utility model "Combined evaporator of the film type" differs from the prototype in that the ends of the elongated lower ends of the heat exchanger tubes with the rising film of the evaporated solution are adjacent to the bottom of the lower solution chamber or to a base plate located on the bottom, and vertical cuts are made on their walls below , one of the sides of which is bent outward - into the annulus, as a result of which flow-through slots are formed in the walls for simultaneous and joint passage of vapor flows into these pipes Vai solution and the vapor exiting the lower chamber of the mortar lower ends of the heat exchange tubes of the falling film. The edges of the sections, bent outward, contribute to the formation of an ordered movement into heat exchange pipes with a rising solution film from its volume in the lower solution chamber along the bent edges already at the entrance to the pipes with a rising film, which facilitates the formation and accelerates the film flow.

Этот эффект возрастает когда края разрезов отогнуты с одинаковой - с левой или с правой стороны, - так как вокруг труб возникает круговое движение раствора, способствующее равномерному и ускоренному проникновению образующихся вертикальных слоев раствора вдоль отогнутых краев внутрь теплообменных трубок.This effect increases when the edges of the sections are bent from the same — on the left or on the right side — since a circular movement of the solution occurs around the pipes, which facilitates the uniform and accelerated penetration of the formed vertical layers of the solution along the bent edges into the heat exchange tubes.

При этом существенным является другой отличительный признак заявляемого выпарного аппарата - высота вырезов и, соответственно, высота образовавшихся проточных щелей для пропуска потоков выпариваемого раствора и вторичного пара, поступающих из теплообменных труб с падающей пленкой выполняются такими, чтобы нижнюю часть их занимал поток выпариваемого раствора, а верхняя часть - находилась в паровой среде. Такое разделение повышает благоприятное взаимодействие спутных, парового и растворного, потоков в ускоренном формировании устойчивой пленки выпариваемого раствора в теплообменных трубках с поднимающейся пленкой.At the same time, another distinguishing feature of the inventive evaporation apparatus is significant - the height of the cut-outs and, accordingly, the height of the formed flow slots for passing the flows of the evaporated solution and the secondary steam coming from heat exchanging pipes with a falling film are made so that the lower part is occupied by the flow of the evaporated solution, and the upper part was in a steam environment. This separation increases the favorable interaction of the satellite, steam and solution flows in the accelerated formation of a stable film of the evaporated solution in heat exchanging tubes with a rising film.

Нижние торцы удлиненных теплообменных труб с поднимающейся пленкой могут быть приподняты над поверхностью днища нижней растворной камеры или опорной плиты на высоту h, равную не более 6 мм. Это важно при концентрировании растворов повышенной вязкости.The lower ends of the elongated heat-exchange tubes with a rising film can be raised above the bottom surface of the lower mortar chamber or base plate to a height h of not more than 6 mm. This is important when concentrating high viscosity solutions.

Благоприятный технический результат реализации отличительных признаков достигается благодаря тому, что в комбинированном выпарном аппарате пленочного типа выпариваемый раствор внутрь теплообменной трубы с поднимающейся пленкой поступает уже сформированный в тонкий вертикальный слой (в пленку). Вследствие чего, участок пленочного движения раствора с интенсивным выпариванием начинается сразу в нижней части теплообменной трубы с поднимающейся пленкой, практически без потерь энергии попутного потока вторичного пара на формирование пленки. Энергия попутного потока пара тратится на ускорение и турбулизацию испаряемой пленки раствора, т.е. на основные и значимые процессы - интенсификацию теплопередачи и испарение. При этом почти полностью исключается участок формирования пленки и тем самым увеличивается участок, на котором происходит испарение раствора. В конечном итоге - увеличивается производительность выпарного аппарата по испаряемой воде.A favorable technical result of the implementation of the distinguishing features is achieved due to the fact that in the combined evaporator of the film type, the evaporated solution enters the already formed thin vertical layer (into the film) into the heat exchange tube with a rising film. As a result, the section of the film movement of the solution with intensive evaporation begins immediately in the lower part of the heat exchange pipe with a rising film, with almost no energy loss of the associated secondary vapor stream for film formation. The energy of the associated steam flow is spent on acceleration and turbulization of the evaporated film of the solution, i.e. on the main and significant processes - the intensification of heat transfer and evaporation. In this case, the film forming section is almost completely eliminated, and thereby the section on which the solution evaporates increases. Ultimately, the evaporator's productivity in evaporated water increases.

Заявленная полезная модель «Комбинированный выпарной аппарат пленочного типа» соответствует условиям патентоспособности.The claimed utility model "Combined evaporator apparatus of the film type" meets the conditions of patentability.

Заявляемая полезная модель обладает новизной, так как совокупность ее существенных признаков неизвестна из уровня техники, как показали проведенные заявителем патентные исследования и представленный выше анализ аналогичных заявляемому технических решений.The inventive utility model has novelty, since the totality of its essential features is unknown from the prior art, as shown by the applicant's patent research and the above analysis similar to the claimed technical solutions.

Полезная модель промышленно применима, так как может быть использована в химической, пищевой, фармацевтической отраслях промышленности, а также в радиохимической отрасли для выпаривания радиоактивных сточных вод, пенообразующих растворов, и растворов, содержащих поверхностно-активные вещества.The utility model is industrially applicable, as it can be used in the chemical, food, pharmaceutical industries, as well as in the radiochemical industry for evaporation of radioactive wastewater, foaming solutions, and solutions containing surfactants.

Вся совокупность существенных признаков и каждый признак в отдельности воспроизводимы и не противоречат достижению желаемого технического результата.The whole set of essential features and each feature individually reproducible and do not contradict the achievement of the desired technical result.

Для подтверждения указанного выше представляем описание конкретного конструктивного выполнения заявляемого устройства и его работы.To confirm the above, we present a description of the specific structural design of the claimed device and its operation.

Заявляемый комбинированный выпарной аппарат пленочного типа иллюстрируется следующими чертежами.The inventive combined evaporator film type is illustrated by the following drawings.

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого выпарного аппарата с плоским днищем в нижней растворной камере; на фиг. 2 - общий вид заявляемого выпарного аппарата с наклонным днищем в нижней растворной камере под теплообменными трубами с падающей пленкой; на фиг. 3 - крупным планом показаны конструктивные элементы, относящиеся к удлиненной части при входе в теплообменную трубу с поднимающейся пленкой и располагающейся в нижней растворной камере; на фиг. 4 - вид в сечении удлиненного конца теплообменной трубы заявляемого аппарата, как это обозначено на фиг. 3; на фиг. 5 приведен вариант заявляемого выпарного аппарата, в котором нижние торцы удлиненных труб приподняты над днищем нижней растворной камеры на высоту h, равную, примерно, 3-6 мм.In FIG. 1 presents a General view of the inventive evaporator with a flat bottom in the lower mortar chamber; in FIG. 2 is a general view of the inventive evaporator with an inclined bottom in the lower solution chamber under heat-exchange tubes with a falling film; in FIG. 3 is a close-up view of the structural elements related to the elongated part at the entrance to the heat exchange pipe with a rising film and located in the lower solution chamber; in FIG. 4 is a sectional view of an elongated end of a heat exchanger pipe of the inventive apparatus, as indicated in FIG. 3; in FIG. 5 shows a variant of the inventive evaporation apparatus, in which the lower ends of the elongated pipes are raised above the bottom of the lower solution chamber to a height h equal to about 3-6 mm.

Заявляемый комбинированный выпарной аппарат пленочного типа (фиг. 1) содержит установленные вертикально теплообменные трубы 1 с падающей пленкой и теплообменные трубы 2 с поднимающейся пленкой выпариваемого раствора, закрепленные концами в решетке 3 трубной верхней и в решетке 4 трубной нижней, камеру 5 приемно-распределительную, оснащенную патрубком 6 для подвода исходного раствора, направляемого на выпаривание, закрепленную сверху на решетке 3 трубной верхней, примыкающую к верхним концам теплообменных труб 1 с падающей пленкой и предназначенную для равномерного распределения исходного раствора форсункой 7 по этим трубам и для формирования с помощью устройства 8 пленкообразующего на внутренней поверхности теплообменных труб 1 пленочного течения раствора вниз, а также камеру 9 выводную, снабженную патрубком 10 выводным, предназначенную для вывода концентрированного раствора, поднимающегося в виде пленки, и вторичного пара, выходящего из верхних концов теплообменных труб 2 с поднимающейся пленкой, через патрубок 10 выводной в сепаратор 11. Концентрированный раствор выводится из сепаратора 11 через патрубок 12, а вторичный пар отделяется от концентрированного раствора и отводится через патрубок 13.The inventive combined evaporator of the film type (Fig. 1) contains vertically mounted heat exchange tubes 1 with a falling film and heat exchange tubes 2 with a rising film of evaporated solution, fixed with ends in the grate 3 of the upper tube and in the lattice 4 of the lower tube, the receiving and distribution chamber 5, equipped with a pipe 6 for supplying the initial solution directed to evaporation, mounted on top of the tube top 3 grating, adjacent to the upper ends of the heat exchange tubes 1 with a falling film and started for uniform distribution of the initial solution by the nozzle 7 through these pipes and for forming, with the aid of the device 8, a film-forming solution flowing downward on the inner surface of the heat exchange tubes 1, as well as an outlet chamber 9 provided with a branch pipe 10 for discharging a concentrated solution rising in the form film, and the secondary steam emerging from the upper ends of the heat exchange tubes 2 with a rising film through the pipe 10 output to the separator 11. Concentrated solution Xia from separator 11 through conduit 12, while the vapor is separated from a concentrated solution and is removed through outlet 13.

Удлиненные концы 14 теплообменных труб 2 с поднимающейся пленкой выведены ниже решетки 4 трубной нижней в объем нижней камеры 15 растворной. Торцы удлиненных концов труб 14 примыкают к днищу 16 нижней камеры 15 растворной или могут опираться на опорную плиту 17, размещенную на днище 16 камеры 15 (см. фиг. 2), что позволяет обеспечить более устойчивое положение выпарного аппарата. Внизу на стенках удлиненных концов 14 теплообменных труб 2 с поднимающейся пленкой выполнены вертикальные разрезы 18, и одна из сторон 19 (см. фиг. 1) отогнута наружу - в межтрубное пространство, вследствие чего в стенках удлиненных концов 14 образуются щели 20 проточные для пропуска потоков частично выпаренного раствора и вторичного пара, выходящих из нижних концов теплообменных труб 1 с падающей пленкой. Более подробно этот узел заявляемого аппарата изображен на фиг. 3 и фиг. 4.The elongated ends 14 of the heat exchange tubes 2 with a rising film are brought out below the lattice 4 of the lower tube into the volume of the lower chamber 15 of the mortar. The ends of the elongated ends of the pipes 14 are adjacent to the bottom 16 of the lower chamber 15 mortar or can rest on a base plate 17 located on the bottom 16 of the chamber 15 (see Fig. 2), which allows for a more stable position of the evaporator. At the bottom on the walls of the elongated ends 14 of the heat exchange tubes 2 with a rising film, vertical cuts 18 are made, and one of the sides 19 (see Fig. 1) is bent outward - into the annulus, as a result of which 20 flow-through slots are formed in the walls of the elongated ends 14 to allow flows to pass partially evaporated solution and secondary steam emerging from the lower ends of the heat exchange tubes 1 with a falling film. In more detail, this node of the claimed apparatus is depicted in FIG. 3 and FIG. four.

Для ускорения перетока выпариваемого раствора в нижней растворной камере 15 под теплообменными трубами 1 с падающей пленкой днище 21 нижней растворной камеры 15 может быть выполнено наклонным.To accelerate the flow of the evaporated solution in the lower solution chamber 15 under the heat exchange tubes 1 with the falling film, the bottom 21 of the lower solution chamber 15 can be made inclined.

В межтрубное пространство аппарата через патрубок 22 подводится греющий пар, который конденсируется затем на наружной поверхности теплообменных труб 1 и 2. Через патрубок 23 отводится конденсат этого пара (см. фиг. 2).In the annular space of the apparatus through the pipe 22, heating steam is supplied, which then condenses on the outer surface of the heat exchange tubes 1 and 2. Through the pipe 23, condensate of this steam is removed (see Fig. 2).

Технологические среды: 24 - уровень раствора в нижней растворной камере 15, 25 - движение раствора в нижней растворной камере 15, 26 - пленка раствора, стекающего в теплообменной трубе 1, 27 - поток вторичного пара, 28 - пленка раствора, которая поднимается в теплообменных трубах 2.Process media: 24 - the level of the solution in the lower solution chamber 15, 25 - the movement of the solution in the lower solution chamber 15, 26 - the film of the solution flowing in the heat exchange pipe 1, 27 - the flow of secondary steam, 28 - the film of the solution that rises in the heat exchange pipes 2.

Заявляемый комбинированный выпарной аппарат пленочного типа работает следующим образом (фиг. 2).The inventive combined evaporator of the film type operates as follows (Fig. 2).

Исходный раствор поступает в аппарат через патрубок 6 в камеру 5 приемно-распределительную, и форсункой 7, прикрепленной к входному патрубку 6 равномерно распределяется по устройству 8 пленкообразующему, размещенному над теплообменными трубами 1 и формирующему пленочное течение раствора по внутренней поверхности теплообменных труб 1, примыкающих к камере 5 приемно-распределительной. Стекая в виде пленки вниз, раствор частично выпаривается за счет тепла греющего пара, поступающего в межтрубное пространство аппарата через патрубок 22. Из нижних концов теплообменных труб 1 частично концентрированный раствор и образовавшийся вторичный пар потоками попадают в нижнюю камеру 15 растворную. На дне нижней камеры 15 растворной образуются потоки раствора 25 от теплообменных труб 1 к удлиненным концам 14 теплообменных труб 2. Попадая в щели 20 на нижних концах труб 2 и, вытекая из щелей 20 внутрь труб 2 сформированный в виде плоских потоков раствор легко растекается по внутренней поверхности теплообменных труб 2. Движение образовавшейся пленки 26 без существенных сопротивлений ускоряется плоскими потоками 27 вторичного пара, формирующиеся при минимальных энергетических затратах и пленка 28 раствора из щелей 20 приобретает высокоскоростное и устойчивое пленочное течение, закрученное по стенке и направляемое образующимися потоками вторичного пара вверх.The initial solution enters the apparatus through the pipe 6 into the receiving and distribution chamber 5, and the nozzle 7 attached to the inlet pipe 6 is evenly distributed over the film-forming device 8, placed above the heat exchange tubes 1 and forming a film flow of the solution along the inner surface of the heat exchange tubes 1 adjacent to chamber 5 reception and distribution. Flowing down in the form of a film, the solution partially evaporates due to the heat of the heating steam entering the annulus of the apparatus through the nozzle 22. From the lower ends of the heat exchange tubes 1, the partially concentrated solution and the resulting secondary steam flow into the lower chamber 15 of the solution. At the bottom of the lower chamber 15 of the mortar, streams of solution 25 are formed from the heat exchange tubes 1 to the elongated ends 14 of the heat exchange tubes 2. Once in the slots 20 at the lower ends of the tubes 2 and flowing out of the slots 20 into the tubes 2, the solution formed in the form of flat streams easily flows along the inner the surface of the heat exchange tubes 2. The movement of the formed film 26 without significant resistance is accelerated by flat streams 27 of the secondary steam, which are formed with minimal energy consumption and the film 28 of the solution from the slots 20 acquires a high-speed e and stable film flow, swirling along the wall and directed vapor formed flows upward.

Поднимаясь в виде пленки 28 вверх в теплообменных трубах 2, раствор окончательно концентрируется за счет тепла пара, конденсирующегося на наружной поверхности труб 2 и вытекает из верхних концов труб 2 в выводную камеру 9. В камеру 9 устремляется также образовавшийся вторичный пар. Потоки раствора и потоки 27 вторичного пара из выводной камеры 9 через патрубок 10 попадают в сепаратор 11, где разделяются и выводятся через патрубок 12 и патрубок 13.Rising in the form of a film 28 upward in the heat exchange tubes 2, the solution is finally concentrated due to the heat of steam condensing on the outer surface of the tubes 2 and flows from the upper ends of the tubes 2 into the outlet chamber 9. The formed secondary steam also rushes into the chamber 9. The flow of the solution and the streams 27 of the secondary steam from the outlet chamber 9 through the pipe 10 fall into the separator 11, where they are separated and output through the pipe 12 and the pipe 13.

Через патрубок 22 в межтрубное пространство выпарного аппарата подается греющий пар, а через патрубок 23 выводится конденсат греющего пара, образующийся на наружной поверхности теплообменных труб 1 и 2.Heating pipe is supplied through the pipe 22 to the annular space of the evaporator, and heating pipe condensate is formed through the pipe 23, which is formed on the outer surface of the heat exchange tubes 1 and 2.

Затраты энергии потоков выпариваемого раствора и сопутствующего потока 27 вторичного пара на формирование пленочного течения в теплообменных трубах 2 сокращаются, а течение пленки и, соответственно, теплопередача в теплообменных трубах 2 интенсифицируется. Затраты энергии могут быть сокращены также за счет использования скоростного напора потока 25 раствора, стекающего по наклонному днищу 21 нижней растворной камеры 15 от теплообменных труб 1 к теплообменным трубам 2, что рационально использовать в аппаратах большой производительности или при концентрировании вязких растворов.The energy costs of the flows of the evaporated solution and the accompanying secondary steam stream 27 for the formation of a film flow in heat transfer tubes 2 are reduced, and the film flow and, accordingly, heat transfer in heat transfer tubes 2 are intensified. Energy costs can also be reduced by using the high-pressure head of the solution stream 25 flowing down the inclined bottom 21 of the lower solution chamber 15 from the heat exchange tubes 1 to the heat exchange tubes 2, which is rational to use in high-capacity apparatuses or when concentrating viscous solutions.

При концентрировании растворов с повышенной вязкостью в заявляемом аппарате сопротивление движению выпариваемого раствора через проточные щели 20 может значительно возрасти и скорость движения раствора через эти щели уменьшится, вследствие чего повысится уровень раствора в нижней камере 15 растворной. В этом случае поступление обрабатываемого раствора в теплообменные трубы 2 можно увеличить, приподняв концы удлиненных труб 14 над поверхностью днища 16 или над опорной плитой 17 на высоту h, как это показано на фиг. 5. Расчеты показывают, что для большинства перерабатываемых вязких растворов значение h будет составлять от 3 до 6 мм. При необходимости, наиболее точно значение h можно определить путем проведения пусковых испытаний на опытной модели промышленного аппарата. Образовавшийся при этом поток раствора снизу в удлиненные концы 14 труб 2 представляет тонкий слой раствора, проходящий под торцами труб 2, который гидродинамически будет связан с пленкой раствора, проходящей через вертикальные проточные щели 20, имеющей вращательное движение и будет увлекаться этой пленкой и формировать в итоге единую рабочую пленку раствора на внутренней поверхности удлиненных концов 14 теплообменных труб 2.When concentrating solutions with high viscosity in the inventive apparatus, the resistance to movement of the evaporated solution through the flowing slots 20 can significantly increase and the speed of movement of the solution through these slots will decrease, as a result of which the level of the solution in the lower chamber 15 of the solution will increase. In this case, the flow of the treated solution into the heat exchange tubes 2 can be increased by lifting the ends of the elongated pipes 14 above the surface of the bottom 16 or above the base plate 17 to a height h, as shown in FIG. 5. Calculations show that for most processed viscous solutions, the value of h will be from 3 to 6 mm. If necessary, the most accurate value of h can be determined by starting tests on an experimental model of an industrial apparatus. The resulting flow of the solution from below into the elongated ends 14 of the pipes 2 represents a thin layer of the solution passing under the ends of the pipes 2, which will be hydrodynamically connected with the film of the solution passing through the vertical flow slots 20, which has a rotational movement and will be carried away by this film and form as a result a single working film of the solution on the inner surface of the elongated ends 14 of the heat exchange tubes 2.

В аппаратах большой производительности для увеличения взаимодействия парового потока и формируемой пленки раствора проточные щели 20 могут быть выполнены одинаковой ширины по всей высоте проточных щелей 20. Для этого в верхней части проточных щелей 20 делается небольшой поперечный разрез, что позволит при отгибе краев вертикальных разрезов 18 получать проточные щели 20 одинаковой ширины по всей высоте разреза.In high-performance apparatuses, to increase the interaction between the vapor stream and the formed film of the solution, the flow slots 20 can be made of the same width over the entire height of the flow slots 20. For this, a small transverse section is made in the upper part of the flow slots 20, which allows to obtain the edges of the vertical cuts 18 flow slots 20 of the same width over the entire height of the cut.

При использовании заявляемого аппарата в производстве возникают следующие технические преимущества:When using the inventive apparatus in production, the following technical advantages arise:

1) увеличение интенсивности теплопередачи;1) an increase in the intensity of heat transfer;

2) увеличение производительности аппарата по испаряемой среде;2) an increase in the productivity of the apparatus in an evaporated medium;

3) повышение протяженности пленочного течения раствора;3) increasing the length of the film flow of the solution;

4) повышение продолжительности межпромывочного периода;4) increasing the duration of the inter-wash period;

5) упрощение эксплуатации аппарата;5) simplification of the operation of the apparatus;

6) повышение надежности и долговечности его работы.6) improving the reliability and durability of its work.

Преимущества заявляемого комбинированного выпарного аппаратаThe advantages of the inventive combined evaporator

пленочного типа обусловлены тем, что в нем выпариваемый раствор внутрь теплообменной трубы 2 с поднимающейся пленкой поступает уже сформированный в тонкий слой (в пленку). Вследствие чего, участок пленочного движения раствора с интенсивным выпариванием начинается сразу в нижней части теплообменной трубы с поднимающейся пленкой практически без потерь энергии попутного потока вторичного пара на формирование пленки. Энергия попутного потока пара тратится на ускорение и турбулизацию испаряемой пленки раствора, то есть на основные и значимые процессы - интенсификацию теплопередачи и испарение. При этом почти полностью исключается участок формирования пленки и тем самым увеличивается участок, на котором происходит испарение раствора, то есть увеличивается производительность выпарного аппарата по испаряемой воде.film type due to the fact that in it the evaporated solution inside the heat exchange tube 2 with a rising film enters already formed into a thin layer (in the film). As a result, the section of the film movement of the solution with intensive evaporation begins immediately in the lower part of the heat exchange tube with the rising film with almost no energy loss of the associated secondary vapor stream for film formation. The energy of the associated steam flow is spent on accelerating and turbulizing the evaporated film of the solution, that is, on the main and significant processes - the intensification of heat transfer and evaporation. In this case, the film-forming section is almost completely eliminated, and thereby the section on which the solution is evaporated increases, that is, the evaporator's productivity in evaporated water increases.

Кроме того, к преимуществам заявляемого аппарата можно отнести также конструктивную простоту и минимальную металлоемкость аппарата.In addition, the advantages of the claimed apparatus can also include structural simplicity and minimal metal consumption of the apparatus.

Claims

1. A film-type combined evaporator containing vertically mounted heat exchanger tubes with falling and rising film, fixed with 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 the ends of the heat-exchanging pipes with a falling film, the outlet chamber adjacent to the upper ends of the heat-exchanging pipes with a rising film, equipped with an outlet pipe and communicating they through the outlet pipe with a separator, the lower solution chamber attached to the bottom of the lower tube sheet and communicating the lower ends of the pipes with the falling film with the lower ends of the pipes with the rising film, and the lower ends of the pipes with the rising film are elongated and displayed in the lower solution chamber, characterized the fact that the ends of the elongated lower ends of the heat exchange tubes with a rising film are adjacent to the bottom of the lower mortar chamber or to a base plate located on the bottom, and vertical p cuts, one of the sides of which is bent outward - into the annulus.

2. The combined film-type evaporation apparatus according to claim 1, characterized in that the same (left or right) side of the cut-outs are bent at all elongated lower ends of the heat exchange tubes with a rising film.

3. Combined evaporator film type according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the height of the cutouts and, accordingly, the height of the formed flow-through slots are made so that the lower part is occupied by the flow of the evaporated solution, and the upper part is in a vapor medium.

4. The combined evaporator apparatus of the film type according to claim 1, characterized in that the ends of the elongated heat exchange tubes with a rising film are raised above the surface of the bottom of the lower mortar chamber or base plate to a height of h.