RU2005530C1 - Дистилляционная установка - Google Patents

Abstract

Использование: для процессов перегонки, опреснения морской воды и т. д. Сущность изобретения: установка парокомпрессионного типа содержит корпус, нагнетательный вентилятор, предварительные теплообменники и оросительный конденсатор, выполненный в виде попарно соединенных мембран. Каждая пара мембран может одновременно отсоединяться от оросительного конденсатора для замены. Пара мембран делается, предпочтительно, из полимерного материала. Мембраны свободно свисают вниз в оросительном конденсаторе. Конденсаторная камера образована внутри каждой пары, а испарительная - в пространстве между парами мембран. 8 з. п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к дистилляционной установке парокомпрессорного типа.

Цель изобретения - повышение экономичности и расширение функциональных возможностей.

Наиболее обычным применением дистилляционных установок парокомпрессорного типа является получение пресной воды из морской воды. В установках известного уровня развития техники в данной области, оросительные конденсаторы представляют теплообменные устройства трубчатого или пластинчатого типов. Опреснение морской воды является проблематичным при использовании этих установок по двум причинам.

Во-первых, морская вода обладает высокой коррозионной активностью. Поэтому титан и медно-никелевый сплав, легированный марганцем и железом, используются, например, в качестве материалов для испарителя. Применение специальных сплавов делает эти установки дорогостоящими и ухудшает их конкурентоспособность сравнении с альтернативными способами, такими как обратный осмос.

Другой проблемой дистилляционных установок известного уровня развития техники в данной области является загрязнение теплопередающих поверхностей. Загрязнители легко прилипают к металлическим жестким поверхностям. Вследствие этого, представляется необходимым периодически очищать и промывать сильной струей жидкости существующие установки в течение эксплуатационного периода.

Установка согласно изобретению отличается тем, что оросительный конденсатор содержит ряд соединенных пар мембран, пространства между которыми образуют испарительную часть оросительного конденсатора, а пространства внутри упомянутых пар мембран образуют конденсаторную часть оросительного конденсатора.

Предпочтительно, мембраны делаются из пластиковой пленки или подобного материала.

Преимущество предлагаемого оросительного конденсатора состоит в его недорогостоящей конструкции. Так как теплопередающие поверхности изготавливаются, предпочтительно, из тонких пластмассовых мембран, цена на единицу площади представляет только некоторую долю цены поверхности, сделанной, например из титана. Кроме того, пластмассовые материалы являются стойкими к корpозии.

Недостатком пластмассового материала является его плохая удельная теплопроводность, что требует использования больших площадей поверхности. В дистилляционных установках парокомпрессорного типа, перепад давлений между испарителем и конденсатором составляет примерно от 150 до 300 мм водяного столба. По этой причине, тонкие мембраны могут использоваться в предложенной установке. Походящие пластиковые пленки являются доступными на рынке, при этом альтернативно могут использоваться металлические листы. Каждая пара мембран может отделяться индивидуально от оросительного конденсатора и замена может проводиться при рабочих условиях.

Кроме того, установка, согласно изобретению, является малоподверженной загрязнению благодаря гибкости теплопередающих поверхностей. Загрязнители, прилипающие к этим поверхностям, могут стряхиваться изменением давления.

Если, как в дистилляционной установке известного уровня развития техники в данной области, весь нагнетательный вентилятор, или компрессор, с вспомогательными приспособлениями, будет располагаться за пределами корпуса оросительного конденсатора, весь блок компрессора должен конструироваться так, чтобы предохраняться от воздействия окружающего воздуха. Это делает блок компрессора очень дорогостоящим и сложным.

Поэтому в предпочтительном варианте осуществления установки, нагнетательный вентилятор, включающий его приводной двигатель, устанавливается внутри корпуса оросительного конденсатора.

Таким путем, конструкция нагнетательного вентилятора и всей дистилляционной установки существенно упрощается так как никакие вводы валов или соединения внешних трубопроводов не являются необходимыми.

Крыльчатка компрессора устанавливается предпочтительно на валу и подшипниках приводного двигателя, в силу чего, никакого отдельного узла, состоящего из вала и подшипников, не требуется для этого компрессора. В таком случае, такие предпочтительно, чтобы уплотнительная часть устанавливалась между подшипниками и приводным двигателем и крыльчаткой компрессора, упомянутая уплотнительная часть , предупреждающая попадание пара к подшипникам двигателя.

Для того, чтобы утечка внутри компрессора не проходила в дистиллят, выделенное пространство для компрессора и его вспомогательных приспособлений должно, предпочтительно, отделяться внутри корпуса, откуда имеется соединение трубопровода под давлением с конденсаторной частью оросительного конденсатора и соединение трубопровода для жидкости с испарительной частью оросительного конденсатора.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, вид сбоку (первый вариант осуществления изобретения); на фиг. 2 - вид спереди оросительного конденсатора, на фиг. 3 - пара мембран; на фиг. 4 - опорная и фиксирующая части для отверстий для подачи пара; на фиг. 5 - схематическое изображение второго предпочтительного варианта осуществления изобретения.

На фиг. 1 позиция 1 обозначает корпус дистилляционной установки. Позиция 2 обозначает нагнетательный вентилятор. Позиция 3 обозначает паропровод, а позиции 4 и 5 всасывающую и подающую камеры для пара. Трубопровод подачи для воды, которая должна подвергаться дистилляции, обозначается позицией 6. Позиции 7 и 8 обозначают предварительные теплообменники. Сливные трубопроводы для конденсационной воды и дистиллята обозначаются позициями 9 и 10 соответственно. Резервуары для слива дистиллята и конденсационной воды обозначаются позициями 11 и 12. Пара мембран в оросительном конденсаторе 25 показывается позицией 13, а сварные точки мембран показываются позицией 23. Опора для пары мембран обозначается позицией 14.

Зажимы у нижней кромки отверстия для подачи пара обозначаются позицией 15, а вертикальные зажимы - позицией 16. Опоры пары мембран обозначаются позициями 17 и 18. Распределительный резервуар для воды, которая должна подвергаться дистилляции, обозначается позицией 19, а распределительные трубопроводы - позицией 20. Позиция 21 обозначает капельный сепаратор. Дистиллят выпускается из пространства между парой пленок через трубку 22.

Показанная на фиг. 1 дистилляционная установка работает следующим образом.

Вода, которая должна подвергаться дистилляции, пропускается через трубопровод подачи 6, через предварительные теплообменники 7 и 8 к распределительному резервуару 19, откуда она течет через трубы 20 в каналы, определенные между парами мембран, где она испаряется. Неиспаренная вода стекает в резервуар 11. Нагнетательный вентилятор 2 продувает генерируемый пар от всасывающей камеры 4, через камеру подачи 5 в каналы внутри каждой пары мембран, где пар конденсируется, а конденсат через трубы 22 поступает в резервуар 12. Теплота дистиллята и конденсационной воды через теплообменники 8 и 7 подводится к исходной воде, что значительно повышает коэффициент полезного действия установки.

Пары мембран оросительного конденсатора изготавливаются, предпочтительно, из сложенной подобно рукаву пластиковой пленки, верхняя и нижняя кромки которой свариваются вместе. Верхняя кромка обеспечивается опорой 14, верхняя часть которой обеспечивается канавками 24 для труб 20. Для того, чтобы каналы между мембранами каждой пары 13 имели требуемый размер, мембраны свариваются вместе посредством сварных точек 23. Нижняя кромка пары мембран делается косой с тем, чтобы дистиллят стекал в трубку 22. Опоры 14 обеспечиваются отверстиями на их боковых сторонах для подачи пара. Пары 13 мембран соединяются вместе после того, как пленка, расположенная у отверстия для подачи пара, удаляется, чтобы открывать отверстие. Это соединение осуществляется посредством вертикальных зажимов 16, которые также служат в качестве уплотнений, предупреждающих попадание пара в испаритель.

Пары мембран крепятся к корпусу 1 посредством зажимов 15. Опора 14 лежит на опорах 17 и 18, а нижняя часть пары мембран свободно свисает вниз. Пространство между испарительными и конденсаторными каналами может регулироваться изменением числа сварных точек 23 и толщины опор 14. В каналах испарителя мембраны могут контактировать друг с другом, что усиливает конструкцию. Расширяющийся и сужающийся канал интенсифицирует теплопередачу.

Если некоторые из мембран рвутся в процессе эксплуатации, пара мембран может заменяться освобождением зажимов 15 и 16 и расфиксированием всего пакета мембран, после чего пара мембран может заменяться без использования каких-либо специальных инструментов.

Вариант осуществления изобретения, приведенный на фиг. 5, содержит: корпус, обозначенный позицией 31, внутри которого установлен оросительный конденсатор 32, предварительные теплообменники 33, 33а и 33в для нагревания жидкости, поступающей в направлении, показанном стрелкой 50, подающее устройство 34, соединенное с предварительными теплообменниками для подачи жидкости, которая должна подвергаться дистилляции, в испарительную часть оросительного конденсатора 32, вакуумный насос 37 для создания вакуума в оросительном конденсаторе 32 и, одновременно образующий давление ниже атмосферного внутри корпуса 31, компрессор 35, соединенный с оросительным конденсатором 32 и установленный полностью внутри корпуса 1, приводной двигатель 36 для компрессора, блок компрессора, включающий сборку системы трубопроводов и другие возможные требуемые вспомогательные приспособления для повышения давления и соответственно температуры пара в испарительной части и в силу этого подачи сжатого и нагретого пара в конденсаторную часть оросительного конденсатора 32, дистиллятный насос 38 для удаления дистиллята, полученного в конденсаторе, и отходный насос 39 для удаления неиспаренной жидкости, т. е. отходов. Установка также содержит вытяжной вентилятор, который, однако, не показывается отдельно на чертежах, и капельный сепаратор 41 между оросительным конденсатором 32 и компрессором 35. Крыльчатка 34а компрессора 35 устанавливается по месту между упомянутыми подшипниками и упомянутой крыльчаткой 35а. Внутри корпуса в пространстве могут устанавливаться компрессор 35, приводной двигатель и вспомогательные приспособления.

Позиция 43 показывает выпускной трубопровод для дистиллята от оросительного конденсатора 32, позиция 44 показывает сливной трубопровод для дистиллята. Позиции 45 и 46 обозначают соответствующие выпускной и сливной трубопроводы для отходов, позиция 47 обозначает насос для рециркуляции части отходов, вплоть до 90% . Позиции 48 и 49 показывают схему охлаждения для двигателя 36. Охлаждающая жидкость (дистиллят) подается насосом 38. Пар также конденсируется в теплообменнике 33в и получающийся в результате дистиллят течет через магистраль 51, соединяясь с дистиллятом магистрали 43.

Насосы 38, 39 и 47 могут располагаться внутри корпуса 31.

Принцип работы дистилляционной установки, показанной на фиг. 5, является следующим.

Жидкость, которая должна подвергаться дистилляции, например, морская вода, нагревается в предварительных теплообменниках 33, 33а и 3в и вытяжном вентиляторе до температуры кипения (например 50^оС). Эта жидкость проходит, через подающее устройство 34 в испарительную часть оросительного конденсатора 32 и начинает кипеть. Генерируемый пар сжимается в компрессоре 35, где давление образованного пара повышается, например, на 20% , в силу чего одновременно температура кипения пара будет повышаться.

После компрессора 35 горячий пар подается в конденсаторную часть оросительного конденсатора 32, где пар конденсируется. Одновременно, теплота конденсации отдается жидкости, циркулирующей на стороне испарителя, испаряя, таким образом, новую порцию жидкости.

Таким образом, процесс продолжается и единственной необходимой внешней энергией является энергия, требуемая приводным двигателям 36 компрессора 35 (электрическая энергия). Полученный дистиллят и неиспаренная жидкость откачиваются насосами 38 и 39 через сливные магистрали 44 и 46 из установки. (56) Патент ЕР N 0034920, кл. В 01 D 1/22, 1981.

Claims (8)

1. ДИСТИЛЛЯЦИОННАЯ УСТАНОВКА, содержащая корпус, установленные внутри корпуса резервуар подачи дистиллируемой жидкости с распределителем и оросительный конденсатор с испарительной и конденсаторной камерами, устройство для вакуумирования оросительного конденсатора, нагнетательный приводной вентилятор, вход которого соединен с испарительной камерой, а выход - с конденсаторной, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и расширения функциональных возможностей, оросительный конденсатор выполнен в виде ряда мембран, соединенных попарно, при этом конденсаторная камера образована в пространстве внутри каждой пары, а испарительная камера - в пространстве между парами мембран.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что мембраны выполнены из полимерной пленки.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что каждая пара мембран выполнена в виде отдельного съемного узла.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что каждая пара мембран снабжена верхними опорами для закрепления на стенке корпуса, образующими донную часть резервуара подачи жидкости, при этом в опорах выполнены отверстия для распределителей.

5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что верхние опоры размещены внутри соответствующей пары мембран, а в боковых стенках опор выполнены отверстия для подачи пара, при этом пары мембран снабжены соединительными зажимами, установленными у кромок отверстий для подачи пара.

6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя стенка корпуса в верхней части снабжена опорами, пары мембран установлены на опорах стенки корпуса, а нижняя кромка пар мембран выполнена с уклоном и снабжена сливной трубкой.

7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что мембраны в каждой паре соединены точками по всей поверхности.

8. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что нагнетательный вентилятор с приводом установлен внутри корпуса.

Приоритет по пунктам:
26.08.88 по пп. 1 - 7;
17.08.89 по п. 8.

Images