RU2700059C1 - Evaporator - Google Patents

Evaporator Download PDF

Info

Publication number
RU2700059C1
RU2700059C1 RU2018123040A RU2018123040A RU2700059C1 RU 2700059 C1 RU2700059 C1 RU 2700059C1 RU 2018123040 A RU2018123040 A RU 2018123040A RU 2018123040 A RU2018123040 A RU 2018123040A RU 2700059 C1 RU2700059 C1 RU 2700059C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
separator
solution
pipe
chamber
working
Prior art date
Application number
RU2018123040A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Зюзин
Сергей Геннадьевич Терентьев
Игорь Александрович Филин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2018123040A priority Critical patent/RU2700059C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2700059C1 publication Critical patent/RU2700059C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/06—Evaporators with vertical tubes

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to design of evaporators and can be used for concentration of radioactive solutions. Disclosed is an evaporating apparatus comprising a remote heating chamber, a separator with a liquid trap, a lower feed chamber, a circulation pipe connecting the lower feed chamber with the separator, upper part of circulation pipe, smoothly bent at angle of 90° and connected to separator through branch pipe, having continuation inside separator in form of solution flow downward guide. Heating chamber is equipped with tight-fitting heat transfer cage with place for temperature sensor installation, solution inlet into supply chamber is made with branch pipe located tangentially tangent to supply chamber bend guide at inlet of branch pipe, wherein flow passage of the branch pipe is equal to half the flow section of the feed chamber, and the outlet of the branch pipe is made with a cut at an angle. Evaporated solution is discharged through the pipe in the lower part of the feed chamber. On side surface of separator there are branch pipes for control of lower, working and upper levels of solution. At that, distance between lower, working and upper nozzles in separator depends on requirements of nuclear safety, physical and chemical characteristics of initial and evaporated products, geometric dimensions of the apparatus and is determined by an empirical relationship which enables to obtain a vaporised product of required quality, providing longer service life of the evaporator and nuclear safety.
EFFECT: technical result is higher circulation rate of solution while ensuring nuclear safety and longer service life of evaporator.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям выпарных аппаратов и может быть использовано для концентрирования радиоактивных растворов.The invention relates to designs of evaporators and can be used to concentrate radioactive solutions.

Из уровня техники известен лабораторный циркуляционный выпарной аппарат [Гофман Ф.Э., Гофман Р.Д., Зильберман Б.Я. и др. Лабораторный выпарной стенд с автоматизированной системой управления // Химическая технология. 2012. Т. 13. №9. С. 565-570], содержащий вынесенную греющую камеру с рубашкой, сепаратор с теплоизоляцией, циркуляционную трубу. Вход раствора осуществляется через патрубок в нижнюю часть циркуляционной трубы, выход раствора - через вывод кубового раствора в верхней части циркуляционной трубы. Соединения внутренней полости сепаратора с импульсными линиями, выполнены с помощью отверстий на боковой поверхности сепаратора. Управление выпарным аппаратом автоматическое.The prior art laboratory circulating evaporator apparatus [Hoffman F.E., Hoffman R.D., Zilberman B.Ya. et al. Laboratory evaporator stand with an automated control system // Chemical Technology. 2012. T. 13. No. 9. S. 565-570], containing a remote heating chamber with a jacket, a separator with thermal insulation, a circulation pipe. The inlet of the solution is carried out through the pipe into the lower part of the circulation pipe, the solution is released through the outlet of the still solution in the upper part of the circulation pipe. The connections of the separator internal cavity with impulse lines are made using holes on the side surface of the separator. Evaporator control is automatic.

Недостатками выпарного аппарата являются:The disadvantages of the evaporator are:

- использование пара для осуществления процесса нагрева продукта;- the use of steam for the process of heating the product;

- нельзя использовать для выпаривания радиоактивных сред;- can not be used for evaporation of radioactive media;

- невозможность быстрого охлаждения и прекращения процесса выпаривания.- the impossibility of rapid cooling and termination of the evaporation process.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предложенного технического решения The closest analogue (prototype) of the proposed technical solution

является выпарной аппарат [патент РФ №2116103, МПК B01D 1/00, опубл. 27.07.1998], содержащий, вынесенную греющую камеру, сепаратор с брызгоуловителем, циркуляционную трубу, нижнюю растворную камеру, камеру кипения, установленную на трубной решетке греющей камеры. Верхняя часть камеры кипения плавно изогнута под углом 90° и соединена с сепаратором через патрубок, имеющий продолжение внутри сепаратора в виде направляющей потока раствора вниз. Вход раствора осуществляется через патрубок в нижнюю часть камеры кипения, выход раствора - через трубопроводы отвода раствора из сепаратора и нижней растворной камеры, соединенные между собой внизу в один отвод.is an evaporator [RF patent No. 2116103, IPC B01D 1/00, publ. July 27, 1998], comprising a remote heating chamber, a separator with a spray trap, a circulation pipe, a lower solution chamber, a boiling chamber mounted on a tube sheet of the heating chamber. The upper part of the boiling chamber is smoothly bent at an angle of 90 ° and is connected to the separator through a pipe, which continues inside the separator in the form of a directing solution flow down. The solution enters through the pipe into the lower part of the boiling chamber, the solution exits through the pipelines for draining the solution from the separator and the lower solution chamber, interconnected at the bottom into one outlet.

Недостатками выпарного аппарата являются:The disadvantages of the evaporator are:

- непосредственный контакт греющего пара с выпариваемым веществом;- direct contact of the heating steam with the evaporated substance;

- аппарат нельзя использовать для выпаривания радиоактивных сред;- the apparatus cannot be used for evaporation of radioactive media;

- невозможность быстрого охлаждения и прекращения процесса выпаривания.- the impossibility of rapid cooling and termination of the evaporation process.

Задачей является разработка конструкции выпарного аппарата для концентрирования радиоактивных растворов, который повышает скорость циркуляции раствора при обеспечении ядерной безопасности и увеличении ресурса его работы.The task is to develop the design of an evaporation apparatus for concentrating radioactive solutions, which increases the rate of circulation of the solution while ensuring nuclear safety and increasing the life of its work.

Техническим результатом изобретения является повышение скорости циркуляции раствора при обеспечении ядерной безопасности и увеличении ресурса работы выпарного аппарата.The technical result of the invention is to increase the speed of circulation of the solution while ensuring nuclear safety and increasing the life of the evaporator.

Технический результат достигается в выпарном аппарате, содержащем вынесенную греющую камеру, сепаратор с брызгоуловителем, нижнюю питающую камеру, циркуляционную трубу, соединяющую нижнюю питающую камеру с сепаратором, верхнюю часть циркуляционной трубы, плавно изогнутую под углом 90° и соединеную с сепаратором через патрубок, имеющий продолжение внутри сепаратора в виде направляющей потока раствора вниз, причем греющая камера снабжена плотно облегающей теплопередающей обоймой с местом для установки датчика температуры, вход раствора в питающую камеру выполнен патрубком, расположенным тангенциально касательной к направляющей изгиба питающей камеры в месте ввода патрубком, при этом проходное сечение патрубка равно половине проходного сечения питающей камеры, а выходное отверстие патрубка выполнено со срезом под углом, а выход упаренного раствора происходит через трубу в нижней части питающей камеры, сепаратор в верхней части имеет теплоизолирующую рубашку, кабель обогрева и выхлопной патрубок, а на боковой поверхности сепаратора расположены патрубки для контроля нижнего, рабочего и верхнего уровней раствора, при этом расстояние между нижним, рабочим и верхним патрубками в сепараторе зависит от требований ядерной безопасности, физико-химических характеристик исходного и выпаренного продуктов, геометрических размеров аппарата и определяется эмпирической зависимостью:The technical result is achieved in an evaporator containing a remote heating chamber, a separator with a spray catcher, a lower feed chamber, a circulation pipe connecting the lower feed chamber to the separator, the upper part of the circulation pipe smoothly bent at an angle of 90 ° and connected to the separator through a pipe having a continuation inside the separator in the form of a solution flow guide downward, and the heating chamber is equipped with a tight-fitting heat transfer holder with a place for installing a temperature sensor, the solution inlet and in the feed chamber is made a nozzle located tangentially tangent to the bend guide of the feed chamber at the inlet of the nozzle, while the passage section of the nozzle is equal to half the passage section of the feed chamber, and the outlet of the nozzle is cut at an angle, and the stripped solution exits through the pipe into the lower part of the supply chamber, the separator in the upper part has a heat-insulating jacket, a heating cable and an exhaust pipe, and on the side surface of the separator are pipes the lower, and upper levels of the working solution, the distance between the bottom, top and working nozzles in the separator depends on the nuclear safety requirements, the physicochemical characteristics of the original product and evaporated, and the geometric dimensions of the apparatus is empirically determined relationship:

Figure 00000001
Figure 00000001

где h - расстояние между нижним и рабочим патрубками, мм;where h is the distance between the lower and working nozzles, mm;

Н - расстояние между рабочим и верхним патрубками, мм;N is the distance between the working and upper nozzles, mm;

d - диаметр циркуляционной трубы, мм;d is the diameter of the circulation pipe, mm;

D - диаметр сепаратора, мм;D is the diameter of the separator, mm;

Figure 00000002
- удельная теплоемкость исходного вещества, Дж/(кг⋅°К);
Figure 00000002
 - specific heat of the starting material, J / (kg⋅ ° K);

Figure 00000003
- удельная теплоемкость выпаренного раствора, Дж/(кг⋅°К);
Figure 00000003
 - specific heat of the evaporated solution, J / (kg⋅ ° K);

Figure 00000004
- концентрация выпаренного продукта, г/л;
Figure 00000004
 - concentration of the evaporated product, g / l;

Figure 00000005
- концентрация исходного продукта выпаренного продукта, г/л;
Figure 00000005
 - the concentration of the starting product of the evaporated product, g / l;

Т - температура рабочего процесса, °С;T is the temperature of the working process, ° C;

t - температура исходного продукта, °С.t is the temperature of the starting product, ° C.

Разъемная теплопередающая обойма, состоящая из двух полуобойм с керамическим нагревателем, плотно обхватывающая циркуляционную трубу, выполнена с кольцевыми пазами сверху и снизу, соединенными между собой вертикальными циркуляционными отверстиями, кольцевые пазы имеют штуцера входа и выхода охлаждающей среды.A detachable heat transfer sleeve, consisting of two semi-holders with a ceramic heater, tightly wrapping the circulation pipe, is made with annular grooves above and below, interconnected by vertical circulation holes, the annular grooves have an inlet and outlet for a cooling medium.

На фиг. 1 изображен общий вид выпарного аппарата, фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1In FIG. 1 shows a general view of the evaporator, FIG. 2 is a section AA in FIG. one

Выпарной аппарат содержит вынесенную греющую камеру 1 (см. фиг. 1), сепаратор 2 с брызгоуловителем 3, нижнюю питающую камеру 4, а также циркуляционную трубу 5, соединяющую нижнюю питающую камеру 4 с сепаратором 2. Верхняя часть 6 циркуляционной трубы 5 плавно изогнута под углом 90° и соединена с сепаратором 2 через патрубок 7, имеющий продолжение внутри сепаратора в виде направляющей потока раствора вниз. Греющая камера 1 снабжена плотно облегающей теплопередающей обоймой 8 с местом 9 (см. фиг. 2) для установки датчика температуры. Вход раствора в питающую камеру 4 (см. фиг. 1) выполнен патрубком 10, расположенным тангенциально касательной к направляющей изгиба питающей камеры в месте ввода патрубка 10, при этом проходное сечение патрубка 10 равно половине проходного сечения питающей камеры 4. Выходное отверстие патрубка 10 выполнено со срезом под углом. Выход упаренного раствора происходит через трубу 11 в нижней части питающей камеры. На боковой поверхности сепаратора расположены патрубки 12, 13 и 14 для контроля нижнего, рабочего и верхнего уровней раствора. При этом расстояние между нижним 12, рабочим 13 и верхним 14 патрубками в сепараторе 2 зависит от требований ядерной безопасности, физико-химических характеристик исходного и выпаренного продуктов, геометрических размеров аппарата и определяется эмпирической зависимостью:The evaporator contains a remote heating chamber 1 (see Fig. 1), a separator 2 with a spray catcher 3, a lower feed chamber 4, and also a circulation pipe 5 connecting the lower feed chamber 4 with a separator 2. The upper part 6 of the circulation pipe 5 is smoothly bent under angle of 90 ° and connected to the separator 2 through the pipe 7, which continues inside the separator in the form of a guide flow of the solution down. The heating chamber 1 is equipped with a tight-fitting heat transfer sleeve 8 with a place 9 (see Fig. 2) for installing a temperature sensor. The solution inlet to the supply chamber 4 (see Fig. 1) is made by a nozzle 10 located tangentially tangent to the bend guide of the supply chamber at the inlet of the nozzle 10, while the passage section of the nozzle 10 is equal to half the passage section of the supply chamber 4. The outlet of the nozzle 10 is made with a slice at an angle. The evaporation of the solution occurs through the pipe 11 in the lower part of the supply chamber. On the side surface of the separator are nozzles 12, 13 and 14 to control the lower, working and upper levels of the solution. The distance between the lower 12, the working 13 and the upper 14 nozzles in the separator 2 depends on the requirements of nuclear safety, physico-chemical characteristics of the starting and evaporated products, the geometric dimensions of the apparatus and is determined by the empirical dependence:

Figure 00000006
Figure 00000006

где h - расстояние между нижним и рабочим патрубками, мм;where h is the distance between the lower and working nozzles, mm;

Н - расстояние между рабочим и верхним патрубками, мм;N is the distance between the working and upper nozzles, mm;

d - диаметр циркуляционной трубы, мм;d is the diameter of the circulation pipe, mm;

D - диаметр сепаратора, мм;D is the diameter of the separator, mm;

Figure 00000002
- удельная теплоемкость исходного вещества, Дж/(кг⋅°К);
Figure 00000002
 - specific heat of the starting material, J / (kg⋅ ° K);

Figure 00000003
- удельная теплоемкость выпаренного раствора, Дж/(кг⋅°К);
Figure 00000003
 - specific heat of the evaporated solution, J / (kg⋅ ° K);

Figure 00000004
- концентрация выпаренного продукта, г/л;
Figure 00000004
 - concentration of the evaporated product, g / l;

Figure 00000005
- концентрация исходного продукта выпаренного продукта, г/л;
Figure 00000005
 - the concentration of the starting product of the evaporated product, g / l;

Т - температура рабочего процесса, °С;T is the temperature of the working process, ° C;

t - температура исходного продукта,°С.t is the temperature of the starting product, ° C.

Figure 00000007
Figure 00000007

где h - расстояние между нижним 12 и рабочим 13 патрубками, мм;where h is the distance between the lower 12 and the working 13 nozzles, mm;

Н - расстояние между рабочим 13 и верхним 14 патрубками, мм;H - the distance between the working 13 and the upper 14 nozzles, mm;

d - диаметр циркуляционной трубы 5, мм;d is the diameter of the circulation pipe 5, mm;

D - диаметр сепаратора 2, мм;D is the diameter of the separator 2, mm;

Figure 00000002
- удельная теплоемкость исходного вещества, Дж/(кг⋅°К);
Figure 00000002
 - specific heat of the starting material, J / (kg⋅ ° K);

Figure 00000003
- удельная теплоемкость выпаренного раствора, Дж/(кг⋅°К);
Figure 00000003
 - specific heat of the evaporated solution, J / (kg⋅ ° K);

Figure 00000004
- концентрация выпаренного продукта, г/л;
Figure 00000004
 - concentration of the evaporated product, g / l;

Figure 00000005
- концентрация исходного продукта выпаренного продукта, г/л;
Figure 00000005
 - the concentration of the starting product of the evaporated product, g / l;

Т - температура рабочего процесса, °С;T is the temperature of the working process, ° C;

t - температура исходного продукта, °С.t is the temperature of the starting product, ° C.

Разъемная теплопередающая обойма 8, состоящая из двух полуобойм 15 и 16 (см. фиг. 2) с керамическим нагревателем 17 (см. фиг. 1), плотно обхватывающая циркуляционную трубу 5, выполнена с кольцевыми пазами 18 сверху и снизу, соединенными между собой вертикальными циркуляционными отверстиями 19, кольцевые пазы 18 имеют штуцера входа 20 и выхода 21 охлаждающей среды. Сепаратор 2 в верхней части имеет теплоизолирующую рубашку 22, кабель обогрева 23 и выхлопной патрубок 24.A detachable heat transfer sleeve 8, consisting of two half-holes 15 and 16 (see Fig. 2) with a ceramic heater 17 (see Fig. 1), tightly wrapping the circulation pipe 5, is made with annular grooves 18 on top and bottom, interconnected by vertical circulation holes 19, the annular grooves 18 have a fitting inlet 20 and outlet 21 of the cooling medium. The separator 2 in the upper part has a heat-insulating jacket 22, a heating cable 23 and an exhaust pipe 24.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В режиме пуска выпарной аппарат заполняется через патрубок 10 исходным уран-плутониевым раствором до патрубка 14, отвечающего за контроль верхнего уровня раствора. При включении керамического нагревателя 17 исходный уран-плутониевый раствор в циркуляционной трубе 5 равномерно быстро нагревается и начинает циркулировать по плавно изогнутой под углом 90° верхней части 6 циркуляционной трубы 5, соединенной с сепаратором 2 через патрубок 7, имеющий продолжение внутри сепаратора в виде направляющей потока раствора вниз. Плотно облегающая теплопередающая обойма 8 с керамическим нагревателем 17 исключает непосредственный нагрев радиоактивной среды и прикипание слоев возле поверхности циркуляционной трубы, обеспечивает равномерный прогрев и увеличивает скорость циркуляции. Отсутствие паров воды и непосредственного нагрева уран-плутониевой радиоактивной среды предотвращает образование спонтанной цепной реакции, обеспечивая безопасность процесса выпаривания.In start-up mode, the evaporator is filled through the pipe 10 with the initial uranium-plutonium solution to the pipe 14, which is responsible for controlling the upper level of the solution. When the ceramic heater 17 is turned on, the initial uranium-plutonium solution in the circulation pipe 5 heats up uniformly quickly and begins to circulate through the upper part 6 of the circulation pipe 5 smoothly bent at an angle of 90 °, connected to the separator 2 through a pipe 7, which continues inside the separator in the form of a flow guide solution down. A tight-fitting heat transfer ring 8 with a ceramic heater 17 eliminates direct heating of the radioactive medium and adhesion of layers near the surface of the circulation pipe, provides uniform heating and increases the speed of circulation. The absence of water vapor and direct heating of the uranium-plutonium radioactive medium prevents the formation of a spontaneous chain reaction, ensuring the safety of the evaporation process.

Середина среза патрубка 7 перпендикулярна оси патрубка 13, контролирующего рабочий уровень раствора и обращена от него, исключая забрызгивание отверстия, снижая гидравлическое сопротивление, тем самым повышая скорость циркуляции раствора. При попадании в сепаратор 2 пары кислоты, имеющие частицы уран-плутониевого раствора устремляются вверх, а упаренный раствор направляется патрубком 7 к трубе 11 в нижней части питающей камеры 4. Пары кислоты, пройдя через оптически плотную конструкцию брызгоуловителя 3, за счет изменения направления движения отделяются от случайно захваченных частиц уран-плутониевого раствора и направляются через выхлопной патрубок 24 на охладитель-конденсатор (не показан). Частицы уран-плутониевого раствора отбрасываются к стенкам, теряют скорость и возвращаются в процесс выпаривания. Наличие в верхней части сепаратора теплоизолирующей рубашки 22 и кабеля обогрева 23 исключает конденсацию кислоты и налипание твердых частиц из раствора на стенках сепаратора 2 и брызгоуловителя 3. Наличие паровой фазы кислоты и отсутствие жидкостной способствует снижению скорости коррозии верхней части сепаратора и повышению его ресурса работы. Для исключения сорбции радионуклидов теплоизоляция помещена в чехол из коррозионностойкой стали (позиция не показана).The middle section of the nozzle 7 is perpendicular to the axis of the nozzle 13, which controls the working level of the solution and faces away from it, eliminating the splashing of the hole, reducing hydraulic resistance, thereby increasing the speed of circulation of the solution. When acid vapor enters the separator 2, the particles of the uranium-plutonium solution rush upward, and the stripped off solution is directed by the pipe 7 to the pipe 11 in the lower part of the supply chamber 4. Acid pairs passing through the optically dense design of the spray trap 3 are separated by changing the direction of movement from randomly captured particles of the uranium-plutonium solution and are sent through the exhaust pipe 24 to a cooler-condenser (not shown). Particles of the uranium-plutonium solution are thrown to the walls, lose speed and return to the evaporation process. The presence of a heat-insulating jacket 22 and a heating cable 23 in the upper part of the separator eliminates the condensation of acid and the sticking of solid particles from the solution on the walls of the separator 2 and the splash trap 3. The presence of the vapor phase of the acid and the absence of liquid helps to reduce the corrosion rate of the upper part of the separator and increase its service life. To exclude sorption of radionuclides, the thermal insulation is placed in a case made of corrosion-resistant steel (position not shown).

При наборе необходимой плотности выпаренного раствора, контролируемой через патрубок 13 рабочего уровня, происходит слив упаренного раствора через трубу 11, при этом уровень раствора понижается от патрубка верхнего уровня 14 до патрубка 12 нижнего уровня. Остаток раствора ниже патрубка 12, имеющий повышенную плотность, продолжает циркуляцию. При этом через патрубок 10 в питающую камеру 4 подается новая порция раствора.When you set the required density of the evaporated solution, controlled through the pipe 13 of the working level, the evaporated solution is drained through the pipe 11, while the solution level decreases from the pipe of the upper level 14 to the pipe 12 of the lower level. The remainder of the solution below the nozzle 12, having an increased density, continues to circulate. At the same time, a new portion of the solution is supplied through the pipe 10 to the supply chamber 4.

Вход раствора в питающую камеру 4, выполненный патрубком 10 тангенциально касательной к направляющей изгиба питающей камеры 4 в месте ввода трубы, с сечением равным половине проходного сечения питающей камеры со срезом под углом позволяет плавно, без пульсаций, вводить новые порции радиоактивного раствора для упаривания, выравнивая скорость подаваемого на упаривание раствора с циркулирующим, имеющим повышенную плотность.The input of the solution into the supply chamber 4, made by the nozzle 10 tangentially tangent to the bend guide of the supply chamber 4 at the pipe inlet, with a cross section equal to half the bore of the supply chamber with a slice at an angle, allows you to smoothly, without pulsation, introduce new portions of the radioactive solution for evaporation, aligning the speed supplied to the evaporation solution with a circulating, having a high density.

Выявленная зависимость между нижним 12, рабочим 13 и верхним патрубками 14 в сепараторе 2 для контроля уровня раствора в сепараторе 2 позволяет получать выпаренный продукт требуемого качества, обеспечивая увеличение ресурса работы стенок выпарного аппарата и ядерную безопасность.The revealed relationship between the lower 12, the working 13 and the upper nozzles 14 in the separator 2 for controlling the level of the solution in the separator 2 allows to obtain the evaporated product of the required quality, providing an increase in the service life of the walls of the evaporator and nuclear safety.

Процесс выпаривания продолжается.The evaporation process continues.

По окончании процесса выпаривания и отключения керамического нагревателя 17 через штуцер входа 20 охлаждающей среды подается воздух от воздушных холодильников (не показаны), который, проходя через кольцевые пазы 18, вертикальные циркуляционные отверстия 19 и штуцер выхода 21, охлаждает раствор в циркуляционной трубе 5.At the end of the process of evaporation and shutdown of the ceramic heater 17, air from the air coolers (not shown) is supplied through the inlet 20 of the cooling medium, which, passing through the annular grooves 18, the vertical circulation holes 19 and the outlet 21, cools the solution in the circulation pipe 5.

Циркуляционные отверстия 19 для охлаждения плотно облегающей обоймы 8, при прекращении процесса нагрева, способствуют быстрому охлаждению кристаллизующейся радиоактивной среды в циркуляционной трубе 5 и исключают образование накипи на стенках циркуляционной трубы 5.Circulation openings 19 for cooling the tight-fitting clip 8, upon termination of the heating process, facilitate the rapid cooling of the crystallizing radioactive medium in the circulation pipe 5 and prevent the formation of scale on the walls of the circulation pipe 5.

Таким образом, предлагаемая конструкция выпарного аппарата с выявленной зависимостью позволяет повысить скорость циркуляции раствора при обеспечении ядерной безопасности и увеличении ресурса работы выпарного аппарата.Thus, the proposed design of the evaporator with the identified relationship allows you to increase the speed of circulation of the solution while ensuring nuclear safety and increasing the life of the evaporator.

Claims (13)

1. Выпарной аппарат, содержащий вынесенную греющую камеру, сепаратор с брызгоуловителем, нижнюю питающую камеру, циркуляционную трубу, соединяющую нижнюю питающую камеру с сепаратором, при этом верхняя часть циркуляционной трубы плавно изогнута под углом 90° и соединена с сепаратором через патрубок, имеющий продолжение внутри сепаратора в виде направляющей потока раствора вниз, отличающийся тем, что греющая камера снабжена плотно облегающей теплопередающей обоймой с местом для установки датчика температуры, вход раствора в питающую камеру выполнен патрубком, расположенным тангенциально касательной к направляющей изгиба питающей камеры в месте ввода патрубка, проходное сечение патрубка равно половине проходного сечения питающей камеры, выходное отверстие патрубка выполнено со срезом под углом, выход упаренного раствора происходит через трубу в нижней части питающей камеры, сепаратор в верхней части имеет теплоизолирующую рубашку, кабель обогрева и выхлопной патрубок, на боковой поверхности сепаратора расположены патрубки для контроля нижнего, рабочего и верхнего уровней раствора, при этом расстояние между нижним, рабочим и верхним патрубками в сепараторе зависит от требований ядерной безопасности, физико-химических характеристик исходного и выпаренного продуктов, геометрических размеров аппарата и определяется эмпирической зависимостью:1. The evaporator containing a remote heating chamber, a separator with a spray trap, a lower feed chamber, a circulation pipe connecting the lower feed chamber to the separator, while the upper part of the circulation pipe is smoothly bent at an angle of 90 ° and is connected to the separator through a pipe extending inside separator in the form of a solution flow guide downward, characterized in that the heating chamber is equipped with a tight-fitting heat transfer holder with a place for installing a temperature sensor, the solution enters the feed chamber It is made with a nozzle located tangentially tangent to the bend guide of the supply chamber at the inlet of the nozzle, the nozzle cross-section is equal to half the nozzle cross-section of the feed chamber, the nozzle outlet is cut at an angle, the evaporated solution exits through the pipe in the lower part of the feed chamber, the separator the upper part has a heat-insulating jacket, a heating cable and an exhaust pipe, on the side surface of the separator there are pipes for monitoring the lower, working and upper equals the solution, the distance between the bottom, top and working nozzles in the separator depends on the nuclear safety requirements, the physicochemical characteristics of the original product and evaporated, and the geometric dimensions of the apparatus is empirically determined relationship:
Figure 00000008
Figure 00000008
 где h - расстояние между нижним и рабочим патрубками сепаратора, мм;where h is the distance between the lower and working nozzles of the separator, mm; Н - расстояние между рабочим и верхним патрубками сепаратора, мм;H is the distance between the working and upper nozzles of the separator, mm; d - диаметр циркуляционной трубы, мм;d is the diameter of the circulation pipe, mm; D - диаметр сепаратора, мм;D is the diameter of the separator, mm; Сисход - удельная теплоемкость исходного вещества, Дж/(кг⋅K);C outcome - specific heat of the starting material, J / (kg⋅K); Свыпар - удельная теплоемкость выпаренного раствора, Дж/(кг⋅K);With vapor - the specific heat of the evaporated solution, J / (kg⋅K); γвыпар - концентрация выпаренного продукта, г/л;γ evaporation is the concentration of the evaporated product, g / l; γисход - концентрация исходного продукта, г/л;γ outcome - the concentration of the starting product, g / l; Т - температура рабочего процесса, °C;T is the temperature of the working process, ° C; t - температура исходного продукта, °C.t is the temperature of the starting product, ° C. 2. Выпарной аппарат по п. 1, отличающийся тем, что разъемная теплопередающая обойма, состоящая из двух полуобойм с керамическим нагревателем, выполнена с кольцевыми пазами сверху и снизу, соединенными между собой вертикальными циркуляционными отверстиями, кольцевые пазы имеют штуцера входа и выхода охлаждающей среды.2. The evaporator apparatus according to claim 1, characterized in that the detachable heat transfer cage, consisting of two half-holders with a ceramic heater, is made with annular grooves above and below, interconnected by vertical circulation holes, the annular grooves have an inlet and outlet for a cooling medium.
RU2018123040A 2018-06-25 2018-06-25 Evaporator RU2700059C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018123040A RU2700059C1 (en) 2018-06-25 2018-06-25 Evaporator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018123040A RU2700059C1 (en) 2018-06-25 2018-06-25 Evaporator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2700059C1 true RU2700059C1 (en) 2019-09-12

Family

ID=67989869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018123040A RU2700059C1 (en) 2018-06-25 2018-06-25 Evaporator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700059C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2755893C1 (en) * 2020-09-17 2021-09-22 Акционерное общество «Прорыв» Evaporation apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5028297A (en) * 1989-01-27 1991-07-02 Vestar, Inc. Film-forming evaporation apparatus
RU2116103C1 (en) * 1997-04-17 1998-07-27 Акционерное общество открытого типа "Богословский алюминиевый завод" Evaporator
RU2184591C1 (en) * 2001-10-03 2002-07-10 Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия Climbing film evaporator
RU134069U1 (en) * 2013-06-18 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") COMBINED EVAPORATOR
RU155224U1 (en) * 2014-10-01 2015-09-27 Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") COMBINED EVAPORATOR FILM TYPE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5028297A (en) * 1989-01-27 1991-07-02 Vestar, Inc. Film-forming evaporation apparatus
RU2116103C1 (en) * 1997-04-17 1998-07-27 Акционерное общество открытого типа "Богословский алюминиевый завод" Evaporator
RU2184591C1 (en) * 2001-10-03 2002-07-10 Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия Climbing film evaporator
RU134069U1 (en) * 2013-06-18 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") COMBINED EVAPORATOR
RU155224U1 (en) * 2014-10-01 2015-09-27 Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") COMBINED EVAPORATOR FILM TYPE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2755893C1 (en) * 2020-09-17 2021-09-22 Акционерное общество «Прорыв» Evaporation apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2674295C2 (en) Device for generating steam
RU2700059C1 (en) Evaporator
CN204767470U (en) Concentrated crystallization device of ammonium nitrate
JPH0113881B2 (en)
EA003624B1 (en) An apparatus for evaporative cooling of a liquiform product
US11406910B2 (en) Apparatus for maximizing effluent liquid evaporation
EA018126B1 (en) Submerged evaporator
CN217402522U (en) Quick circulating flow heating device
US20140311888A1 (en) Process for the preparation of aqueous solutions
RU25693U1 (en) AQUADISTILLATOR
JP2006255503A (en) Heating/cooling apparatus
SU1111777A1 (en) Evaporating apparatus for foam solutions
RU2431100C2 (en) Contact heat regenerator
JP2006136848A (en) Heat exchange apparatus
RU2537108C1 (en) Kochetov's contact heat-exchanger with active nozzle
SU391834A1 (en) LABORATORY APPARATUS FOR FLASHING A FLUID
RU2714812C1 (en) Aqua distillation device with automatic protection system
RU2314139C1 (en) Film evaporator with the streaming down film
RU60932U1 (en) DISTILLATION UNIT
SU1611359A1 (en) Evaporator
RU2424031C1 (en) Film-type evaporator with thin-sheet flow
RU175775U1 (en) Evaporator
SU1634291A1 (en) Circulating film evaporator
SU1273147A1 (en) Apparatus for cleaning flue gases
RU2660990C2 (en) Vertical heat exchanger