RU48709U1

RU48709U1 - EVAPORATOR

Info

Publication number: RU48709U1
Application number: RU2005115438/22U
Authority: RU
Inventors: А.П. Хомяков; К.А. Хомяков
Original assignee: Хомяков Анатолий Павлович
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Полезная модель относится к выпарной технике и может быть использована в химической, атомной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. В выпарном аппарате, включающем греющую камеру, содержащую наружный кожух с размещенными в нем вертикальными теплообменными трубками, закрепленными в трубных досках, сепаратор, верхнюю растворную камеру, разделенную установленной в ней вертикальной перегородкой на две изолированные части, в одной из которых размещены устройства для ввода упариваемого продукта, и равномерного его распределения в виде пленки по теплообменным трубкам, а в другой -устройство для ввода упариваемого продукта и вторичного пара в сепаратор, штуцер для ввода пара, штуцер для вывода из сепаратора упаренного продукта, штуцера для отвода конденсата и неконденсирующихся газов, при этом верхняя трубная доска разделена вертикальной перегородкой на две части с равным числом теплообменных трубок, зеркально расположенных относительно вертикальной перегородки, и нижние концы зеркально расположенных трубок соединены между собой каналами, согласно полезной модели, греющая камера разделена вертикальной перегородкой на две изолированные между собой полости с равным числом теплообменных трубок, закрепленной в верхней и нижней трубных досках, соответственно, и на внутренней поверхности кожуха, совмещенной с вертикальной перегородкой верхней растворной камеры и расположенной с ней в одной плоскости, штуцера для ввода пара, для отвода конденсата и The utility model relates to evaporation technology and can be used in the chemical, nuclear, dairy, food, pulp and paper and other industries. In an evaporation apparatus, including a heating chamber, containing an outer casing with vertical heat exchange tubes placed in it, fixed in tube boards, a separator, an upper solution chamber divided by a vertical partition installed in it into two insulated parts, in one of which are placed the device for introducing the evaporated product, and its uniform distribution in the form of a film through heat exchange tubes, and in another, a device for introducing the evaporated product and secondary steam into the separator, a fitting for introducing pa, a nozzle for removing one-off product from the separator, a nozzle for draining condensate and non-condensable gases, the upper tube plate being divided by a vertical partition into two parts with an equal number of heat exchange tubes mirrored relative to the vertical partition, and the lower ends of the mirrored tubes are interconnected channels, according to a utility model, the heating chamber is divided by a vertical partition into two separate cavities with an equal number of heat transfer tubes, fixed located in the upper and lower tube boards, respectively, and on the inner surface of the casing, combined with a vertical partition of the upper solution chamber and located with it in the same plane, a steam inlet fitting, for condensate discharge and

неконденсирующихся газов установлены на одной части греющей камеры и связаны с соответствующей полостью греющей камеры, при этом выпарной аппарат снабжен дополнительными штуцерами для ввода пара, для отвода конденсата и неконденсирующихся газов, установленными соответственно на другой части греющей камеры и связанными с соответствующей ей полостью. Техническим результатом является повышение надежности работы выпарного аппарата за счет исключения пригорания продукта на внутренней поверхности теплообменных трубок, а также уменьшение потерь гидродинамического напора в теплообменных трубках. 1 з.п., 3 илл.non-condensable gases are installed on one part of the heating chamber and connected to the corresponding cavity of the heating chamber, while the evaporator is equipped with additional fittings for introducing steam, for the removal of condensate and non-condensable gases, mounted respectively on the other part of the heating chamber and connected with the corresponding cavity. The technical result is to increase the reliability of the evaporator by eliminating the burning of the product on the inner surface of the heat transfer tubes, as well as reducing the loss of hydrodynamic pressure in the heat transfer tubes. 1 cp, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к выпарной технике и может быть использована в химической, атомной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.The utility model relates to evaporation technology and can be used in the chemical, nuclear, dairy, food, pulp and paper and other industries.

Выпаривание является одним из наиболее распространенных методов первоначального обезвоживания или концентрирования многих продуктов, производимых в химической, молочной и других отраслях промышленности.Evaporation is one of the most common methods of initial dehydration or concentration of many products produced in the chemical, dairy and other industries.

В последнее время большое распространение, как в зарубежной, так и в отечественной промышленности, получили вакуум-выпарные установки, оснащенные выпарными аппаратами пленочного типа.Recently, vacuum-evaporation units equipped with film-type evaporators have been widely used, both in foreign and domestic industries.

В этих установках сгущение осуществляется за один проход продукта через теплообменные трубки греющих камер выпарных аппаратов, что значительно сокращает продолжительность пребывания продукта в аппарате (по сравнению с циркуляционными аппаратами) и одновременно позволяет контролировать и регулировать продолжительность теплового воздействия на продукт. В связи с этим вакуум-выпарные установки данного типа являются наиболее эффективными для сгущения термолабильных растворов и считаются наиболее перспективными.In these installations, the thickening is carried out in one pass of the product through the heat exchange tubes of the heating chambers of the evaporators, which significantly reduces the length of time the product stays in the apparatus (compared with circulating apparatuses) and at the same time allows you to control and regulate the duration of thermal exposure to the product. In this regard, vacuum evaporators of this type are most effective for thickening thermolabile solutions and are considered the most promising.

Выпарные аппараты пленочного типа имеют высокую производительность при относительно небольших объемах самого аппарата и занимаемой им производственной площади, а также характеризуется наиболее высокой интенсивностью теплопередачи.Film-type evaporators have high performance with relatively small volumes of the apparatus itself and the production space it occupies, and is also characterized by the highest heat transfer intensity.

Различают выпарные аппараты с поднимающейся и опускающейся пленкой. В промышленной практике наибольшее распространение получили выпарные аппараты с опускающейся пленкой, которые состоят из греющей камеры, выполненной в виде вертикального кожухотрубчатого теплообменника с паровым обогревом, сепаратора, верхней и нижней растворных камер.Distinguish evaporators with rising and falling film. In industrial practice, the most widely used evaporators with a falling film, which consist of a heating chamber made in the form of a vertical shell-and-tube heat exchanger with steam heating, a separator, upper and lower solution chambers.

Опыт эксплуатации выпарных аппаратов пленочного типа показал, что обладая рядом несомненных достоинств, о которых было сказано выше, данные выпарные аппараты имеют также и следующие недостатки:The operating experience of film-type evaporators has shown that having a number of undoubted advantages, which were mentioned above, these evaporators also have the following disadvantages:

1. Выпарные аппараты пленочного типа, установленные на замыкающих ступенях в многокорпусных вакуум-выпарных установках, работают при низких значениях плотности орошения теплообменной поверхности. Это приводит к оголению теплообменных трубок, пригоранию продукта на трубках и, в результате, к снижению интенсивности теплообмена, уменьшению времени непрерывной работы, увеличению времени мойки и повышенному расходу моющих средств.1. Film-type evaporators installed on trailing steps in multi-body vacuum-evaporation plants operate at low values of the irrigation density of the heat exchange surface. This leads to exposure of the heat exchange tubes, burning of the product on the tubes and, as a result, to a decrease in the intensity of heat transfer, a decrease in the time of continuous operation, an increase in the washing time and an increased consumption of detergents.

2. Выпарные аппараты данного типа не позволяют сгущать молочные продукты до высоких концентраций (более 50-55%), и не позволяют осуществлять сгущение пенообразующих продуктов.2. Evaporators of this type do not allow thickening of dairy products to high concentrations (more than 50-55%), and do not allow thickening of foaming products.

Таким образом, совершенствование выпарных аппаратов с целью повышения эффективности их работы является актуальным.Thus, the improvement of evaporators in order to increase the efficiency of their work is relevant.

В современной выпарной технике для молочной и пищевой промышленности эти недостатки не устраняются. Для доказательства этого рассмотрим известные современные технические решения.In modern evaporation technology for the dairy and food industries, these shortcomings are not eliminated. To prove this, consider the well-known modern technical solutions.

Известен выпарной аппарат (Липатов Н.Н., Харитонов В.Д. Сухое молоко М.; Легкая и пищевая промышленность, с.64-65) пленочного типа с падающей пленкой. Аппарат состоит из греющей камеры, сепаратора, нижней и верхней растворных камер. Греющая камера включает кожух, теплообменные трубки, трубные доски, а также патрубки ввода греющего пара и вывода конденсата и неконденсирующихся газов. Верхняя растворная камера снабжена устройствами для ввода упариваемого продукта и равномерного распределения его по теплообменным трубкам. Нижняя растворная камера и сепаратор имеют патрубки для вывода упаренного продукта. Сепаратор кроме этого снабжен патрубком вывода вторичного пара.Known evaporation apparatus (Lipatov NN, Kharitonov VD. Powdered milk M .; Light and food industry, p.64-65) film type with a falling film. The apparatus consists of a heating chamber, a separator, lower and upper mortar chambers. The heating chamber includes a casing, heat exchange tubes, tube boards, as well as nozzles for the input of heating steam and the output of condensate and non-condensable gases. The upper solution chamber is equipped with devices for introducing the product to be evaporated and distributing it evenly through the heat exchange tubes. The lower solution chamber and the separator have nozzles for the output of one stripped off product. The separator is also equipped with a secondary steam outlet.

Этот выпарной аппарат имеет следующие недостатки:This evaporator has the following disadvantages:

1. Выпарные аппараты данного типа, установленные на замыкающих ступенях многокорпусных вакуум-выпорных установок, работают при низких значениях плотности орошения теплообменной поверхности. Это приводит к возможности оголения теплообменных трубок, пригорания продукта на трубках и в результате к снижению интенсивности теплообмена, уменьшению времени непрерывной работы, увеличению времени мойки и повышенному расходу моющих средств.1. Evaporators of this type, installed on the closing steps of multi-case vacuum-evaporator installations, operate at low values of the irrigation density of the heat exchange surface. This leads to the possibility of exposing the heat exchange tubes, burning the product on the tubes and as a result, reducing the heat transfer rate, reducing the continuous operation time, increasing the washing time and increased consumption of detergents.

2. Опыт эксплуатации выпарных аппаратов данного типа и проведенные исследования показали, что на аппаратах не удалось получить сгущенные молочные продукты с повышенным содержанием массовой доли сухих веществ более 50-55%.2. The operating experience of evaporators of this type and studies have shown that it was not possible to obtain condensed milk products with an increased content of the mass fraction of solids of more than 50-55% on the apparatus.

Некоторые недостатки устраняются в известном выпарном аппарате [Вакуумно-выпарная установка. Проспект фирмы "A-RV ANHUDRO" А/3 К-41 SOV, 1986] пленочного типа с падающей пленкой. Аппарат состоит из греющей камеры, сепаратора, верхней и нижней растворных камер. Греющая камера включает кожух, теплообменные трубки, трубные доски, а также патрубки ввода греющего пара и вывода конденсата и неконденсирующихся газов. Верхняя растворная камера снабжена устройством для ввода упариваемого продукта, равномерного распределения его по теплообменным трубкам и вертикальной перегородкой, примыкающей к трубной доске греющей камеры.Some disadvantages are eliminated in the known evaporator [Vacuum evaporator. Prospectus of the company "A-RV ANHUDRO" A / 3 K-41 SOV, 1986] film type with a falling film. The apparatus consists of a heating chamber, a separator, upper and lower mortar chambers. The heating chamber includes a casing, heat exchange tubes, tube boards, as well as nozzles for the input of heating steam and the output of condensate and non-condensable gases. The upper solution chamber is equipped with a device for introducing the product to be evaporated, distributing it evenly over the heat exchange tubes and a vertical partition adjacent to the tube plate of the heating chamber.

Данный выпарной аппарат отличается от ранее рассмотренного тем, что он оснащен вертикальными перегородками, установленными в верхней и нижней растворных камерах. Перегородки делят аппарат на две части по ходу продукта и позволяют использовать его в качестве двухходового. В этом случае выпарной аппарат должен быть снабжен перекачивающим насосом. Эти конструктивные особенности позволяют за счет двойного прохода продукта по теплообменным трубкам повысить плотность орошения продуктом теплообменной поверхности и ликвидировать некоторые недостатки, характерные для выпарных аппаратов, рассмотренных выше.This evaporator differs from the previously considered one in that it is equipped with vertical partitions installed in the upper and lower mortar chambers. Partitions divide the device into two parts along the course of the product and allow you to use it as a two-way. In this case, the evaporator must be equipped with a transfer pump. These design features allow, due to the double passage of the product through the heat exchange tubes, to increase the density of irrigation with the product of the heat exchange surface and to eliminate some of the disadvantages characteristic of the evaporators discussed above.

Однако данный выпарной аппарат имеет следующие недостатки:However, this evaporator has the following disadvantages:

1. Наличие дополнительного насоса приводит к увеличению потребления электроэнергии и недостаточной надежности.1. The presence of an additional pump leads to an increase in energy consumption and insufficient reliability.

2. Опыт эксплуатации аппаратов данного типа и проведенные исследования также показали, что на аппаратах не удается получить сгущенные молочные продукты с повышенным содержанием массовой доли сухих веществ, т.е. более 50-55%.2. The operating experience of this type of apparatus and the studies conducted also showed that it is not possible to obtain condensed milk products with a high content of the mass fraction of solids on the apparatus, more than 50-55%.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является выпарной аппарат [Патент РФ №2039438, oп. 1995.07.20.], включающий греющую камеру, содержащую наружный кожух с размещенными в нем вертикальными теплообменными трубками, закрепленными в трубных досках, сепаратор, верхнюю растворную камеру, разделенную установленной в ней вертикальной перегородкой на две изолированные части, в одной из которых размещены устройства для ввода упариваемого продукта, и равномерного его распределения в виде пленки по теплообменным трубкам, а в другой - устройство для ввода упариваемого продукта и вторичного пара в сепаратор, штуцер для ввода пара, штуцер для вывода из сепаратора упаренного продукта, штуцера для отвода конденсата и неконденсирующихся газов, при этом верхняя трубная доска разделена вертикальной перегородкой на две части с равным числом теплообменных трубок, зеркально расположенных относительно вертикальной перегородки, и нижние концы зеркально расположенных трубок соединены между собой каналами.The closest to the claimed technical essence and the achieved result is an evaporator [RF Patent No. 2039438, op. 1995.07.20.], Including a heating chamber containing an outer casing with vertical heat exchange tubes placed in it, fixed in tube boards, a separator, an upper solution chamber, divided by a vertical partition installed in it into two insulated parts, in one of which there are devices for the input of the evaporated product, and its uniform distribution in the form of a film along the heat exchange tubes, and in the other, a device for introducing the evaporated product and secondary steam into the separator, a fitting for introducing steam, a fitting for I output from the separator evaporated product fitting for condensate and non-condensable gases, wherein the upper tube sheet is divided by a vertical partition into two portions with an equal number of heat exchange tubes arranged specularly relative to the vertical partition and the lower ends of tubes disposed specularly interconnected channels.

Разделение верхней растворной камеры установленной в ней вертикальной перегородкой на две изолированные части, в одной из которых размещено устройство для ввода упариваемого продукта, и равномерного его распределения в виде пленки по теплообменным трубкам, а в другой - устройство для ввода пара и продукта в сепаратор, позволило интенсифицировать теплообмен на стенках трубок, а, следовательно, повысить эффективность работы выпарного аппарата.The separation of the upper solution chamber by the vertical partition installed in it into two insulated parts, in one of which there is a device for introducing an evaporated product, and its uniform distribution in the form of a film through heat exchange tubes, and in another - a device for introducing steam and product into the separator, allowed to intensify heat transfer on the walls of the tubes, and, therefore, increase the efficiency of the evaporator.

Создаваемое в аппарате постоянное орошение упариваемым продуктом стенок трубок снижает степень пригорания продукта к трубкам, повышая тем самым надежность работы аппарата при снижении капитальных затрат.The constant irrigation of the tube walls created in the apparatus by the evaporated product reduces the degree of sticking of the product to the tubes, thereby increasing the reliability of the apparatus while reducing capital costs.

Однако, проведенные экспериментальные исследования на вакуум-выпарной установке, оснащенной выпарным аппаратом данного типа, показали, что, не смотря на ряд достоинств, он имеет и недостатки.However, experimental studies on a vacuum evaporator equipped with this type of evaporator showed that, despite a number of advantages, it also has drawbacks.

Для иллюстрации приведем один из технологических режимов работы аппарата (см. таблицу). Исследуемый выпарной аппарат был оснащен теплообменными трубками диаметром 32х2 мм, длиной 7000 мм исследования проведены при сгущении цельного молока и других продуктов.To illustrate, we present one of the technological modes of the apparatus (see table). The evaporator under study was equipped with heat exchange tubes with a diameter of 32x2 mm, and a length of 7000 mm was studied with condensation of whole milk and other products.

ТаблицаTable ПараметрыOptions Единицы измеренияUnits Первая половина теплообменных трубок (ниспадающий прямоток)The first half of the heat transfer tubes (flow downstream) Вторая половина теплообменных трубок (восходящий прямоток)The second half of the heat transfer tubes (ascending forward flow) Температура кипения продукта в теплообменных трубках: Boiling point of the product in heat transfer tubes: На входеAt the entrance °С° C 8181 7777 На выходеAt the exit °С° C 7777 4444 Температура греющего параHeating steam temperature °С° C 9797 9797 Давление (абсолютное):Pressure (absolute): На входеAt the entrance Кгс/см² Kgf / cm ² 0,5000,500 0,5510.551 На выходеAt the exit Кгс/см² Kgf / cm ² 0,5510.551 0,9700.970 Потери давления в теплообменных трубкахPressure loss in heat transfer tubes Кгс/см² Kgf / cm ² 0,0510.051 0,4190.419 Общие потери давления в теплообменных трубкахTotal pressure loss in heat transfer tubes Кгс/см² Kgf / cm ² 0,40.4 7070 Полезная разность температур (разность междуUseful temperature difference (difference between

Температурой греющего пара и температурой кипения):Steam temperature and boiling point): На входеAt the entrance °С° C 1616 20twenty На выходеAt the exit °С° C 20twenty 5353 СредняяAverage °С° C 18eighteen 36,536.5

Проведенные исследования показали, что в выпарном аппарате имеют место значительные потери гидродинамического напора при движении двухфазного потока (упариваемого раствора и вторичного пара) в теплообменных трубках. Причем основная часть потерь гидродинамического напора (около 90%) наблюдается во второй половине теплообменных трубок, в которых имеет место движение двухфазного потока снизу вверх. Тривиально, что в связи с этим наблюдается изменение давления по длине теплообменных трубок, при этом скорость изменения давления увеличивается по мере движения пленки раствора по теплообменным трубкам. Известно, что температура кипения раствора является функцией давления, это обуславливает изменение (уменьшение) температуры кипения по мере продвижения раствора по трубкам. Учитывая, что теплообменные трубки находятся в одной греющей камере и пар, поступающий в камеру, конденсируется на всех трубках при одной и той же температуре, полезная разность температур тоже изменяется по длине теплообменных трубок, достигая максимальных значений на выходе раствора из трубок.Studies have shown that in the evaporator there are significant losses of hydrodynamic pressure during the movement of a two-phase flow (evaporated solution and secondary steam) in heat transfer tubes. Moreover, the main part of the hydrodynamic pressure loss (about 90%) is observed in the second half of the heat exchange tubes, in which there is a two-phase flow from bottom to top. It is trivial that in this regard, there is a change in pressure along the length of the heat exchange tubes, while the rate of change of pressure increases as the film of solution moves through the heat exchange tubes. It is known that the boiling point of a solution is a function of pressure; this causes a change (decrease) in the boiling temperature as the solution moves through the tubes. Given that the heat exchange tubes are in the same heating chamber and the steam entering the chamber condenses on all the tubes at the same temperature, the useful temperature difference also changes along the length of the heat transfer tubes, reaching maximum values at the solution outlet from the tubes.

В связи с этим и удельная тепловая нагрузка также изменяется по длине трубок и достигает значительных величин во второй половине теплообменных трубок. Более того, как уже отмечалось выше, при движении раствора в теплообменных трубках наблюдается уменьшение температуры кипения, что приводит к самоиспарению раствора и образованию дополнительного количества вторичного пара.In this regard, the specific heat load also varies along the length of the tubes and reaches significant values in the second half of the heat exchange tubes. Moreover, as noted above, when the solution moves in heat transfer tubes, a boiling point decreases, which leads to self-evaporation of the solution and the formation of an additional amount of secondary steam.

Понятно, что во второй половине теплообменных трубок процесс самоиспарения происходит наиболее интенсивно.It is clear that in the second half of the heat exchange tubes, the self-evaporation process occurs most intensively.

Таким образом, во второй половине трубок, в которых имеет место прямоточное движение двухфазного потока снизу вверх, создаются условия для интенсивного парообразования, как за счет передачи тепла через стенку, так и за счет самоиспарения раствора. Это приводит к образованию дополнительного количества вторичного пара, увеличению его скорости, и при определенных условиях происходит изменение структуры двухфазного потока. А именно, если в первой половине теплообменных трубок наблюдается кольцевая структура: раздельное прямоточное течение кольцевого слоя жидкости и парового потока по оси трубки, то во второй половине теплообменных трубок по мере возрастания скорости вторичного пара происходит срыв капель с поверхности раствора, которые распределяются в паровом потоке, и происходит переход от кольцевой структуры потока к дисперсно-кольцевой. В дальнейшем по мере утоньшения пленки жидкости, вследствие интенсивного парообразования, устойчивость пленочного течения уменьшается, и дисперсно-кольцевая структура переходит в дисперсную, в которой сплошной фазой является пар, а дисперсная жидкая фаза распределена в сплошной фазе в виде капель. При дисерсно-кольцевой и дисперсной структуре двухфазного потока создаются условия для оголения внутренней поверхности трубок и пригорания продукта на этой поверхности.Thus, in the second half of the tubes, in which there is direct flow of the two-phase flow from the bottom up, conditions are created for intensive vaporization, both due to heat transfer through the wall and due to self-evaporation of the solution. This leads to the formation of an additional amount of secondary vapor, an increase in its speed, and under certain conditions, a change in the structure of the two-phase flow occurs. Namely, if an annular structure is observed in the first half of the heat exchange tubes: separate direct-flow flow of the annular liquid layer and the vapor stream along the axis of the tube, then in the second half of the heat exchange tubes, drops drop off the surface of the solution, which are distributed in the vapor stream , and there is a transition from the ring structure of the flow to the dispersed-ring one. Subsequently, as the liquid film becomes thinner, due to intensive vaporization, the stability of the film flow decreases, and the disperse-ring structure becomes dispersed, in which the continuous phase is vapor and the dispersed liquid phase is distributed in the continuous phase in the form of droplets. With a disperse-ring and dispersed structure of a two-phase flow, conditions are created for exposing the inner surface of the tubes and burning the product on this surface.

Эксперименты также показали, что уменьшение полезной разности температур в греющей камере не позволит решить вышеуказанные проблемы, так как в данном случае происходило «захлебывание» (нарушение кольцевой структуры) двухфазного потока в нижних частях теплообменных трубок и его нестабильная работа. The experiments also showed that reducing the useful temperature difference in the heating chamber will not solve the above problems, since in this case there was “flooding” (violation of the ring structure) of the two-phase flow in the lower parts of the heat transfer tubes and its unstable operation.

В основу полезной модели положена задача повышения надежности работы выпарного аппарата за счет исключения пригорания продукта на внутренней поверхности теплообменных трубок, а также уменьшение потерь гидродинамического напора в теплообменных трубках выпарного аппарата.The utility model is based on the task of increasing the reliability of the evaporator by eliminating product burning on the inner surface of the heat exchanger tubes, as well as reducing the loss of hydrodynamic pressure in the heat exchanger tubes of the evaporator.

Поставленная задача решается тем, что в выпарном аппарате, включающем греющую камеру, содержащую наружный кожух с размещенными в нем вертикальными теплообменными трубками, закрепленными в трубных досках, сепаратор, верхнюю растворную камеру, разделенную установленной в ней вертикальной перегородкой на две изолированные части, в одной из которых размещены устройства для ввода упариваемого продукта, и равномерного его распределения в виде пленки по теплообменным трубкам, а в другой - устройство для ввода упариваемого продукта и вторичного пара в сепаратор, штуцер для ввода пара, штуцер для вывода из сепаратора упаренного продукта, штуцера для отвода конденсата и неконденсирующихся газов, при этом верхняя трубная доска также разделена вертикальной перегородкой на две части с равным числом теплообменных трубок, зеркально расположенных относительно вертикальной перегородки, и нижние концы зеркально расположенных трубок соединены между собой каналами, согласно полезной модели, греющая камера разделена вертикальной перегородкой на две изолированные между собой полости с равным числом теплообменных трубок, закрепленной в верхней и нижней трубных досках соответственно, и на внутренней поверхности кожуха, совмещенной с вертикальной перегородкой верхней растворной камеры и расположенной с ней в одной плоскости,, штуцера для ввода пара, для отвода конденсата и неконденсирующихся газов установлены на одной части греющей камеры и связаны с соответствующей ей полостью греющей камеры, при этом выпарной аппарат снабжен дополнительными штуцерами для ввода пара, для отвода конденсата и неконденсирующихся газов, установленными соответственно на другой части греющей камеры и связанными с соответствующей ей полостью.The problem is solved in that in the evaporator, including a heating chamber, containing an outer casing with vertical heat exchanger tubes placed in it, fixed in tube boards, a separator, an upper solution chamber divided by a vertical partition installed in it into two insulated parts, in one of which placed the device for introducing the evaporated product, and its uniform distribution in the form of a film along the heat exchange tubes, and in another - a device for introducing the evaporated product and the second steam into the separator, a nozzle for introducing steam, a nozzle for withdrawing one stripped off product from the separator, a nozzle for draining condensate and non-condensable gases, while the upper tube plate is also divided by a vertical partition into two parts with an equal number of heat exchange tubes, mirror-mounted relative to the vertical partition, and the lower ends of the mirrored tubes are interconnected by channels, according to a utility model, the heating chamber is divided by a vertical partition into two separate cavities with an equal number of heat transfer tubes fixed in the upper and lower tube boards, respectively, and on the inner surface of the casing, combined with the vertical partition of the upper solution chamber and located with it in the same plane, the nipple for introducing steam, for the removal of condensate and non-condensable gases are installed on one part of the heating chamber and are connected with the corresponding cavity of the heating chamber, while the evaporator is equipped with additional fittings for introducing steam, for draining condensate and non-condensing gas Mounted respectively on the other side of the heating chamber and connected to its corresponding cavity.

устройство для ввода пара и продукта в сепаратор может быть выполнено в виде отдельных патрубков, каждый из которых закреплен одним концом на верхнем конце соответствующей теплообменной трубки, а другим - тангенциально соединен с сепаратором.a device for introducing steam and product into the separator can be made in the form of separate nozzles, each of which is fixed at one end to the upper end of the corresponding heat transfer tube, and the other is tangentially connected to the separator.

Снабжение греющей камеры вертикальной перегородкой, делящей ее на две равные полости, а также снабжение греющей камеры дополнительными штуцерами для ввода пара, отвода конденсата и неконденсирующихся газов обеспечило возможность подачи в полость части греющей камеры, в которой имеет место движение в теплообменных трубках двухфазного потока снизу вверх, греющего пара, имеющего более низкие параметры по температуре и давлению. Таким образом, создаются необходимые тепловые условия (полезная разность температур и тепловой поток), при которых не происходит перехода от кольцевой структуры двухфазного потока к дисперсно-кольцевой или дисперсной. В связи с этим в выпарном аппарате не создаются условия для оголения внутренней поверхности теплообменных трубок и пригорания продукта на этой поверхности.The supply of the heating chamber with a vertical partition dividing it into two equal cavities, as well as the supply of the heating chamber with additional fittings for introducing steam, condensate and non-condensable gases, made it possible to feed part of the heating chamber into the cavity, in which two-phase flow moves in the heat exchange tubes from the bottom up heating steam having lower parameters in temperature and pressure. Thus, the necessary thermal conditions (useful temperature difference and heat flux) are created under which there is no transition from the ring structure of a two-phase flow to a dispersed-ring or dispersed one. In this regard, conditions are not created in the evaporator for exposing the inner surface of the heat exchange tubes and for burning the product on this surface.

Кроме того, уменьшение тепловой нагрузки во второй части греющей камеры позволяет иметь в теплообменных трубках этой части камеры более низкие скорости вторичного пара, а значит, и уменьшить потери гидродинамического напора в этих трубках и выпарного аппарата в целом.In addition, a decrease in the heat load in the second part of the heating chamber makes it possible to have lower secondary steam velocities in the heat exchange tubes of this part of the chamber, and therefore, to reduce the loss of hydrodynamic pressure in these tubes and the evaporator as a whole.

На фиг.1 представлен общий вид заявляемого выпарного аппарата в разрезе;Figure 1 presents a General view of the inventive evaporator in section;

на фиг.2 - часть верхней растворной камеры в разрезе;figure 2 is a section of the upper solution chamber in the context;

на фиг.3 - общий вид заявляемого выпарного аппарата с устройством для ввода пара и продукта в сепаратор в виде отдельных патрубков.figure 3 is a General view of the inventive evaporator with a device for introducing steam and product into the separator in the form of separate pipes.

Выпарной аппарат, состоит из греющей камеры 1, сепаратора 2, верхней растворной камеры 3. Греющая камера 1 содержит наружный кожух 4, теплообменные трубки 5, закрепленные в трубных досках 6 и 7. Верхняя растворная камера 3 разделена установленной в ней вертикальной перегородкой 8 на две изолированные между собой части.The evaporator apparatus consists of a heating chamber 1, a separator 2, an upper solution chamber 3. The heating chamber 1 contains an outer casing 4, heat transfer tubes 5 fixed in tube boards 6 and 7. The upper solution chamber 3 is divided into two by a vertical partition 8 installed in it isolated parts.

Одна из частей верхней растворной камеры 3 выполнена в виде камеры 9, в которой размещены устройство 10 для ввода упариваемого продукта и распыления его в камере 9, а также устройство 11 для равномерного распределения раствора в виде пленки по теплообменным трубкам 5.One of the parts of the upper solution chamber 3 is made in the form of a chamber 9, in which there is a device 10 for introducing an evaporated product and spraying it in a chamber 9, as well as a device 11 for uniform distribution of the solution in the form of a film through heat transfer tubes 5.

Другая часть верхней растворной камеры 3 выполнена в виде устройства 12 для ввода упариваемого продукта и вторичного пара в сепаратор 2.Another part of the upper solution chamber 3 is made in the form of a device 12 for introducing the evaporated product and the secondary steam into the separator 2.

Верхняя трубная доска 6 также разделена вертикальной перегородкой 8 на две части с равным числом теплообменных трубок 5, зеркально расположенных относительно вертикальной перегородки 8.The upper tube plate 6 is also divided by a vertical partition 8 into two parts with an equal number of heat transfer tubes 5, which are mirrored relative to the vertical partition 8.

Греющая камера 1 разделена вертикальной перегородкой 13 на две изолированные между собой полости 14 и 15 с равным числом теплообменных трубок 5, закрепленной в верхней и нижней трубных досках 6 и 7 соответственно, и на внутренней поверхности кожуха 4, совмещена с вертикальной перегородкой 8 и расположена с ней в одной плоскости.The heating chamber 1 is divided by a vertical partition 13 into two isolated cavities 14 and 15 with an equal number of heat transfer tubes 5 fixed in the upper and lower tube boards 6 and 7, respectively, and on the inner surface of the casing 4, aligned with the vertical partition 8 and is located with her in one plane.

Выпарной аппарат содержит штуцера 16 и 17 для подвода пара в греющую камеру 1, штуцера 18 и 19 для отвода конденсата и штуцера 20 и 21 для отвода неконденсирующихся газов. При этом штуцера 16, 18 и 20 установлены на одной части греющей камеры 1 и связаны с полостью 14, а штуцера 17, 19 и 21 установлены на другой части греющей камеры 1 и связаны с полостью 15.The evaporator contains a fitting 16 and 17 for supplying steam to the heating chamber 1, a fitting 18 and 19 for draining condensate, and a fitting 20 and 21 for removing non-condensable gases. In this case, the fittings 16, 18 and 20 are installed on one part of the heating chamber 1 and are connected with the cavity 14, and the fittings 17, 19 and 21 are installed on the other part of the heating chamber 1 and are connected with the cavity 15.

Сепаратор 2 снабжен штуцером 22 для вывода упаренного продукта и устройством 23 для отвода вторичного пара.The separator 2 is equipped with a fitting 22 for outputting one stripped off product and a device 23 for removing secondary steam.

Нижние концы зеркально расположенных трубок 5 соединены между собой каналами 24.The lower ends of the mirrored tubes 5 are interconnected by channels 24.

Устройство 10 состоит из штуцера 25 и форсунки 26. Устройство 11 состоит из верхнего распределительного устройства 27 и нижнего распределительного устройства 28.The device 10 consists of a fitting 25 and a nozzle 26. The device 11 consists of an upper switchgear 27 and a lower switchgear 28.

Устройства 27 и 28 выполнены в виде плоских тарелок, имеющих отверстия 29 и 30 соответственно.The devices 27 and 28 are made in the form of flat plates having holes 29 and 30, respectively.

Устройство 12 для ввода пара и продукта в сепаратор может быть выполнено (см. фиг.3) в виде отдельных патрубков 12, каждый из которых закреплен одним концом на верхнем конце соответствующей теплообменной трубки 5 (второй половины трубного пучка), а другим тангенциально соединен с сепаратором 2.The device 12 for introducing steam and product into the separator can be made (see figure 3) in the form of separate nozzles 12, each of which is fixed at one end to the upper end of the corresponding heat transfer tube 5 (second half of the tube bundle), and the other tangentially connected to separator 2.

Выпарной аппарат работает следующим образом. Исходный продукт -например, раствор промывных вод, направляется на выпаривание в выпарной аппарат и непрерывно подается через штуцер 25 на форсунку 26, устройства 10 расположенного в верхней части камеры 9. С помощью форсунки 26 раствор распыляется в камере 9 и попадает на верхнее распределительное устройство 27, в котором имеются равномерно расположенные по всей поверхности тарелок отверстия 29. Продукт через отверстия 29 стекает на нижнее распределительное устройство 28 и равномерно распределяется по поверхности его тарелок. Продукт через отверстия 30, расположенные соосно первой половине теплообменных трубок 5 греющей камеры 1 сливается в эти трубки 5, в которых он равномерно распределяется по периметру и в виде пленки стекает вниз.The evaporator operates as follows. The initial product, for example, a washing water solution, is sent to the evaporator for evaporation and is continuously fed through the nozzle 25 to the nozzle 26, device 10 located in the upper part of the chamber 9. Using the nozzle 26, the solution is sprayed in the chamber 9 and enters the upper distribution device 27 , in which there are openings 29 evenly distributed over the entire surface of the plates. The product flows through the openings 29 to the lower distribution device 28 and is evenly distributed on the surface of its plates. The product through openings 30 located coaxially with the first half of the heat exchange tubes 5 of the heating chamber 1 merges into these tubes 5, in which it is evenly distributed along the perimeter and flows down in the form of a film.

Одновременно с этим через штуцер 17 в полость 15 греющей камеры 1 подается греющий пар. Пар, двигаясь сверху вниз и, отдавая тепло поверхности теплообменных трубок 5, конденсируется. Конденсат по наружной поверхности трубок 5 стекает вниз, собирается на нижней трубной доске 7 и через штуцер 29 удаляется из полости 15 греющей камеры 1.At the same time, through the fitting 17, heating steam is supplied into the cavity 15 of the heating chamber 1. Steam, moving from top to bottom and giving off heat to the surface of the heat exchange tubes 5, condenses. Condensate on the outer surface of the tubes 5 flows down, collects on the lower tube board 7 and through the nozzle 29 is removed from the cavity 15 of the heating chamber 1.

Неконденсирующиеся газы удаляются из полости 15 греющей камеры 1 через штуцер 21.Non-condensable gases are removed from the cavity 15 of the heating chamber 1 through the fitting 21.

Раствор, стекая вниз в виде пленки по внутренней поверхности трубок 5 за счет тепла, отдаваемого паром, кипит и конценрируется. Вторичный пар, образующийся при кипении пенообразующего раствора, вместе с раствором перемещается вниз. Упариваемый раствор вместе с вторичным паром выходит из теплообменных трубок 5, проходит дугообразные каналы 24, изменяет направление движения и поступает в нижние концы второй половины теплообменных трубок 5, при входе в нижние концы трубок 5 частично сгущенный раствор за счет вторичного пара, двигающегося вверх с высокой скоростью, равномерно распределяется по периметру теплообменных трубок 5 и в виде пленки поднимается.The solution, flowing down in the form of a film on the inner surface of the tubes 5 due to the heat given off by the steam, boils and concentrates. The secondary steam generated during the boiling of the foaming solution, together with the solution moves down. The evaporated solution together with the secondary steam leaves the heat exchanger tubes 5, passes through the arcuate channels 24, changes the direction of movement and enters the lower ends of the second half of the heat exchange tubes 5, when entering the lower ends of the tubes 5, partially condensed solution due to the secondary steam moving upward with high speed, is evenly distributed around the perimeter of the heat transfer tubes 5 and rises in the form of a film.

Одновременно с этим через штуцер 16 в полость 14 греющей камеры 1 подается греющий пар, имеющий более низкие параметры по давлению и температуре по сравнению с паром, поступающим в полость 15. Пар, двигаясь сверху вниз, и, отдавая тепло поверхности теплообменных трубок 5, конденсируется. Конденсат по наружной поверхности трубок 5 стекает вниз, собирается на нижней трубной доске 7 и через штуцер 18 удаляется из греющей камеры.At the same time, through the fitting 16, heating steam is supplied into the cavity 14 of the heating chamber 1, having lower pressure and temperature parameters compared to the steam entering the cavity 15. The steam, moving from top to bottom, and, giving off heat to the surface of the heat exchange tubes 5, condenses . Condensate on the outer surface of the tubes 5 flows down, collects on the lower tube plate 7 and is removed from the heating chamber through the fitting 18.

За счет благоприятных гидродинамических условий (высокая скорость пара и пленки раствора) происходит интенсивное кипение раствора, дальнейшее образование вторичного пара, который в свою очередь еще более способствует увеличению скорости движения двухфазного потока и интенсификации теплообмена.Due to the favorable hydrodynamic conditions (high speed of the vapor and the film of the solution), the solution boils intensively and further secondary steam forms, which in turn further contributes to an increase in the speed of the two-phase flow and the intensification of heat transfer.

При выходе из теплообменных трубок 5 двухфазный поток (смесь вторичного пара и упаренного раствора) через устройство 12, подсоединенное тангенциально к сепаратору 2 поступает непосредственно в сепаратор 2. В сепараторе 2 за счет центробежных сил происходит разделение вторичного пара и упаренного раствора. Упаренный раствор удаляется через штуцер 22, а вторичный пар - через устройство 23.When exiting the heat exchanger tubes 5, a two-phase flow (a mixture of secondary steam and one stripped off solution) through a device 12 connected tangentially to the separator 2 enters directly into the separator 2. In the separator 2, due to centrifugal forces, the secondary vapor and one stripped off are separated. One stripped off solution is removed through the nozzle 22, and the secondary steam through the device 23.

Упаренный продукт может быть направлен на дальнейшее сгущение или на сушку.One stripped off product may be directed to further thickening or to drying.

Claims

1. Evaporator, including a heating chamber, containing an outer casing with vertical heat exchange tubes placed in it, fixed in tube boards, a separator, an upper solution chamber divided by a vertical partition installed in it into two insulated parts, in one of which there are input devices evaporated product, and its uniform distribution in the form of a film through heat exchange tubes, and in another - a device for introducing the evaporated product and secondary steam into the separator, a fitting for introducing pa RA, a fitting for withdrawing one stripped off product from a separator, a fitting for draining condensate and non-condensable gases, the upper tube plate being divided by a vertical partition into two parts with an equal number of heat exchanger tubes mirrored relative to the vertical partition, and the lower ends of the mirrored tubes are interconnected channels, characterized in that the heating chamber is divided by a vertical partition into two separate cavities with an equal number of heat transfer tubes, fixed in the upper and lower tube boards, respectively, and on the inner surface of the casing, combined with the vertical partition of the upper solution chamber and located with it in the same plane, the steam inlet fitting, for the removal of condensate and non-condensable gases, are installed on one part of the heating chamber and are connected with a corresponding cavity in the heating chamber, while the evaporator is equipped with additional fittings for introducing steam, for the removal of condensate and non-condensable gases, installed respectively on another part of the heating curing chamber and associated with its corresponding cavity.

2. The evaporator apparatus according to claim 1, characterized in that the device for introducing secondary steam and product into the separator is made in the form of separate nozzles, each of which is fixed at one end to the upper end of the corresponding heat exchange tube, and the other is tangentially connected to the separator.