RU55624U1

RU55624U1 - EVAPORATOR

Info

Publication number: RU55624U1
Application number: RU2006107680/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Первилов; Роман Александрович Первилов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Дондеталь"
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2006-08-27

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для осуществления выпаривания жидкости из раствора путем контакта тонкого слоя жидкости с нагретой поверхностью и может быть использовано, например, в сахарной промышленности для сгущения сахарного сиропа. Сущность полезной модели: выпарной аппарат содержит растворную камеру с вертикальным цилиндрическим корпусом, греющую камеру, соосно установленную над растворной камерой горизонтальные трубные решетки, размещенные в греющей камере, вертикальные теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках, соосные воронки, размещенные в растворной камере, циркуляционную трубу, расположенную снаружи аппарата и соединенную своим выходом с надтрубным пространством греющей камеры, циркуляционный насос, патрубки ввода исходного раствора, вывода упаренного раствора и отвода вторичного пара и раствора на циркуляцию, причем воронки размещены последовательно с зазором между смежными торцами, при этом, верхняя воронка закреплена на стенке корпуса растворной камеры под нижней трубной решеткой, нижняя воронка закреплена на днище корпуса, патрубок вывода упаренного раствора расположен по центру днища корпуса, патрубки ввода исходного раствора и отвода раствора на циркуляцию закреплены над днищем диаметрально - противоположно, а патрубок отвода вторичного пара размещен в верхней части корпуса. Выпарной аппарат дополнительно соединенным с патрубком вывода упаренного раствора прибором для измерения плотности раствора и частотным преобразователем, соединенным с электродвигателем циркуляционного насоса и электрически связанным с прибором для измерения плотности упаренного раствора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The invention relates to devices for evaporating liquid from a solution by contacting a thin layer of liquid with a heated surface and can be used, for example, in the sugar industry to thicken sugar syrup. The essence of the utility model: the evaporator contains a mortar chamber with a vertical cylindrical body, a heating chamber, horizontal tube sheets placed in a heating chamber coaxially mounted above the mortar chamber, vertical heat exchange tubes fixed in the tube sheets, coaxial funnels located in the mortar chamber, a circulation pipe located outside the apparatus and connected by its outlet to the annular space of the heating chamber, a circulation pump, nozzles for input of the initial solution, outlet one stripped off the solution and the removal of the secondary steam and the solution for circulation, and the funnels are placed sequentially with a gap between adjacent ends, while the upper funnel is mounted on the wall of the housing of the mortar chamber under the lower tube sheet, the lower funnel is fixed on the bottom of the housing, the outlet pipe of the evaporated solution is located on to the center of the bottom of the body, the nozzles for inputting the initial solution and for drainage of the solution for circulation are mounted diametrically opposite over the bottom, and the nozzle for removing the secondary steam is placed in the upper hour ty corps. The evaporator is additionally connected to the outlet of the stripped off solution by a device for measuring the density of the solution and a frequency converter connected to the electric motor of the circulation pump and electrically connected to the device for measuring the density of the stripped off solution. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам для осуществления выпаривания жидкости из раствора путем контакта тонкого слоя жидкости с нагретой поверхностью и может быть использовано, например, в сахарной промышленности для сгущения сахарного сиропа.The invention relates to devices for evaporating liquid from a solution by contacting a thin layer of liquid with a heated surface and can be used, for example, in the sugar industry to thicken sugar syrup.

Известен выпарной аппарат по патенту РФ №2256480 (МПК: В 01 D 1/06, B 01 D 1/12, заявл. 24.02.2004 г, опубл. 20.07.2005 г.), содержащий растворную камеру, размещенную над ней греющую камеру с горизонтальными верхней и нижней трубными решетками с закрепленными в них вертикальными теплообменными трубами, патрубки ввода исходного раствора, вывода упаренного раствора, отвода вторичного пара и раствора на циркуляцию. Над греющей камерой расположены распределительное устройство, соединенное с растворной камерой циркуляционной трубой и циркуляционным насосом, и сепаратор, соединенный с растворной камерой паровой трубой. Недостатком указанного аппарата является его невысокая производительность вследствие недостаточной эффективности отделения пара в растворной камере. Основной процесс отделения пара от раствора осуществляется в сепараторе, куда парожидкостная смесь перемещается из растворной камеры по паровой трубе, испытывая гидравлическое сопротивление и тепловые потери. Конденсат из сепаратора попадает в распределительное устройство и вновь поступает в греющую камеру. Вследствие этого для достижения заданной плотности раствора необходимо увеличить кратность его циркуляции, то есть увеличивать продолжительность пребывания раствора в аппарате, что в случае выпаривания сахарного сиропа недопустимо, так как может вызвать Known evaporation apparatus according to the patent of the Russian Federation No. 2256480 (IPC: B 01 D 1/06, B 01 D 1/12, claimed. February 24, 2004, publ. July 20, 2005) containing a solution chamber, a heating chamber placed above it with horizontal upper and lower tube sheets with vertical heat exchange pipes fixed in them, nozzles for introducing the initial solution, withdrawing the stripped off solution, withdrawing the secondary steam and the solution for circulation. Above the heating chamber are located a distribution device connected to the solution chamber by a circulation pipe and a circulation pump, and a separator connected to the solution chamber by a steam pipe. The disadvantage of this apparatus is its low productivity due to the insufficient efficiency of the separation of steam in the solution chamber. The main process of separating steam from the solution is carried out in a separator, where the vapor-liquid mixture moves from the solution chamber through the steam pipe, experiencing hydraulic resistance and heat loss. Condensate from the separator enters the switchgear and again enters the heating chamber. As a result of this, in order to achieve a given density of the solution, it is necessary to increase the frequency of its circulation, that is, increase the length of time the solution stays in the apparatus, which is unacceptable in the case of evaporation of sugar syrup, as it can cause

разложение сахарозы, изменение цветности раствора, то есть привести к потерям продукта.decomposition of sucrose, a change in the color of the solution, that is, lead to loss of product.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности является выпарной аппарат по авторскому свидетельству СССР №1274171 (МПК: B 01 D 1/22, заявл. 04.02. 1985 г., опубл. 10.10.1997 г.). Указанный выпарной аппарат содержит растворную камеру с вертикальным цилиндрическим корпусом, греющую камеру с горизонтальными верхней и нижней трубными решетками и закрепленными в них вертикальными теплообменными трубами, соосно установленную на верхнем торце корпуса растворной камеры, в которой размещены коаксиальные верхняя и нижняя воронки и патрубки ввода раствора, вывода упаренного раствора, отвода вторичного пара и конденсата, отвода раствора на циркуляцию. Снаружи аппарата расположены циркуляционная труба, соединяющая растворную камеру с надтрубным пространством греющей камеры, и циркуляционный насос. Патрубки ввода исходного и вывода упаренного раствора расположены над верхней воронкой, закрепленной на внутренней поверхности корпуса. Перегретый раствор подается в верхнюю воронку, вскипает в ней, небольшая часть раствора отводится через патрубок вывода упаренного раствора, а основная часть идет на циркуляцию, в результате которой раствор попадает в теплообменные трубы, в которых формируется падающая пленка. Выходя из труб, раствор вновь вскипает и поступает в верхнюю воронку. Отсепарированный пар и брызги раствора проходят через нижнюю воронку, конденсат скапливается в нижней части растворной камеры, а пар удаляется через патрубок, размещенный под нижней воронкой. Недостатком указанного аппарата является невозможность его использования в сахарной промышленности для выпаривания сахарного сиропа. Это связано с длительным пребыванием выпариваемого раствора в растворной камере, в которой патрубок ввода исходного раствора и верхняя воронка, в которую подается раствор, Closest to the proposed utility model by technical nature is the evaporator according to the USSR author's certificate No. 1274171 (IPC: B 01 D 1/22, decl. 04.02. 1985, publ. 10.10.1997). The specified evaporator contains a mortar chamber with a vertical cylindrical body, a heating chamber with horizontal upper and lower tube sheets and vertical heat-exchange tubes fixed in them, coaxially mounted on the upper end of the mortar chamber body, in which coaxial upper and lower funnels and solution inlet pipes are placed, withdrawal of one stripped off solution, removal of secondary steam and condensate, removal of the solution to circulation. Outside the apparatus there is a circulation pipe connecting the mortar chamber with the annular space of the heating chamber, and a circulation pump. Pipes for input of the initial and output of one stripped off solution are located above the upper funnel fixed on the inner surface of the housing. The superheated solution is fed into the upper funnel, boils in it, a small part of the solution is discharged through the outlet pipe of the evaporated solution, and the main part goes to the circulation, as a result of which the solution enters the heat exchange tubes in which the falling film is formed. Leaving the pipes, the solution boils again and enters the upper funnel. The separated steam and solution sprays pass through the lower funnel, condensate collects in the lower part of the solution chamber, and the steam is removed through a nozzle located under the lower funnel. The disadvantage of this apparatus is the impossibility of its use in the sugar industry for the evaporation of sugar syrup. This is due to the long stay of the evaporated solution in the solution chamber, in which the nozzle of the input solution and the upper funnel into which the solution is supplied,

размещены в верхней части растворной камеры, а цилиндрический патрубок, соединяющий верхнюю воронку с всасывающим патрубком циркуляционного насоса, проходит по всей высоте растворной камеры. В растворе - сахарном сиропе, заполняющем воронку и цилиндрический патрубок, в условиях высокой температуры в растворной камере начинается нарастание цветности, то есть дополнительное разложение сахарозы, что приводит к потерям в производстве. Кроме того, в указанном аппарате не предусмотрена возможность регулирования производительности циркуляционного насоса.placed in the upper part of the mortar chamber, and a cylindrical nozzle connecting the upper funnel to the suction nozzle of the circulation pump passes along the entire height of the mortar chamber. In a solution - sugar syrup filling the funnel and cylindrical nozzle, under conditions of high temperature, an increase in color begins in the solution chamber, that is, additional decomposition of sucrose, which leads to production losses. In addition, the specified apparatus does not provide for the possibility of regulating the performance of the circulation pump.

Задачей настоящего технического решения является разработка выпарного аппарата, обеспечивающего эффективное выпаривание при минимальной продолжительности пребывания исходного раствора в аппарате.The objective of this technical solution is to develop an evaporation apparatus that provides efficient evaporation with a minimum duration of stay of the initial solution in the apparatus.

Поставленная задача решается тем, что в выпарном аппарате, содержащем растворную камеру с вертикальным цилиндрическим корпусом, греющую камеру, соосно установленную над растворной камерой, горизонтальные трубные решетки, размещенные в греющей камере, вертикальные теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках, соосные воронки, размещенные в растворной камере, циркуляционную трубу, расположенную снаружи аппарата и соединенную своим выходом с надтрубным пространством греющей камеры, циркуляционный насос, патрубки ввода исходного раствора, вывода упаренного раствора и отвода вторичного пара и раствора на циркуляцию, воронки размещены последовательно с зазором между смежными торцами, при этом, верхняя воронка закреплена на стенке корпуса растворной камеры под нижней трубной решеткой, нижняя воронка закреплена на днище корпуса, патрубок вывода упаренного раствора расположен по центру днища корпуса, патрубки ввода исходного раствора и отвода раствора на циркуляцию закреплены над днищем диаметрально - противоположно, а патрубок отвода вторичного The problem is solved in that in an evaporation apparatus containing a mortar chamber with a vertical cylindrical body, a heating chamber coaxially mounted above the mortar chamber, horizontal tube sheets placed in the heating chamber, vertical heat transfer tubes fixed in the tube sheets, coaxial funnels placed in a solution chamber, a circulation pipe located outside the apparatus and connected by its outlet to the annular space of the heating chamber, a circulation pump, input branch pipes about the solution, withdrawal of the evaporated solution and the removal of the secondary steam and the solution for circulation, the funnels are placed sequentially with a gap between adjacent ends, while the upper funnel is fixed to the wall of the housing of the mortar chamber under the lower tube sheet, the lower funnel is fixed to the bottom of the housing, the outlet pipe of the evaporated the solution is located in the center of the bottom of the case, the nozzles for inputting the initial solution and the outlet of the solution for circulation are fixed diametrically opposite over the bottom, and the branch pipe for the secondary

пара размещен в верхней части корпуса. Выпарной аппарат дополнительно снабжен соединенным с патрубком вывода упаренного раствора прибором для измерения плотности раствора и частотным преобразователем, соединенным с электродвигателем циркуляционного насоса и электрически связанным с прибором для измерения плотности упаренного раствора.the pair is located in the upper part of the housing. The evaporator is additionally equipped with a device for measuring the density of the solution connected to the outlet pipe of the stripped off solution and a frequency converter connected to the electric motor of the circulation pump and electrically connected to the device for measuring the density of the stripped off solution.

Такое конструктивное решение выпарного аппарата обеспечивает эффективное разделение парожидкостной смеси. После выхода из теплообменник труб в верхнюю воронку объем парожидкостной смеси резко увеличивается, происходит отделение пара от жидкости, а на выходе смеси из верхней воронки во внутреннее пространство корпуса растворной камеры, имеющее больший диаметр, происходит вторичное «вскипание» смеси, скорость пара резко снижается, он отделяется от капель жидкости, поднимается в верх и удаляется через соответствующие патрубки. Капли жидкости под действием гравитационных сил, не испытывая гидравлического сопротивления, свободно опускаются вниз растворной камеры, чем обеспечивается минимальная продолжительность пребывания упаренного раствора в растворной камере, что является необходимым условием при использовании аппарата для выпаривания сахарного сиропа. Возможность регулирования производительности циркуляционного насоса в зависимости от плотности упариваемой жидкости также способствует снижению продолжительности нахождения раствора в растворной камере.Such a design solution of the evaporator provides an effective separation of the vapor-liquid mixture. After exiting the pipe heat exchanger into the upper funnel, the volume of the vapor-liquid mixture sharply increases, steam is separated from the liquid, and at the outlet of the mixture from the upper funnel into the inner space of the mortar chamber, which has a larger diameter, secondary “boiling” of the mixture occurs, the steam speed decreases sharply, it is separated from liquid droplets, rises to the top and is removed through the corresponding nozzles. Drops of liquid under the action of gravitational forces, without experiencing hydraulic resistance, freely fall down the solution chamber, which ensures the minimum residence time of the evaporated solution in the solution chamber, which is a necessary condition when using the apparatus for evaporating sugar syrup. The ability to control the performance of the circulation pump depending on the density of the evaporated liquid also helps to reduce the duration of the solution in the solution chamber.

Сущность заявленного технического решения поясняется чертежом, на котором схематически изображен выпарной аппарат.The essence of the claimed technical solution is illustrated by the drawing, which schematically shows the evaporator.

Выпарной аппарат содержит растворную камеру 1 с вертикальным цилиндрическим корпусом 2, на котором соосно закреплена трубчатая греющая камера 3, в надтрубном пространстве которой размещено распределительное устройство 4, соединенное с растворной камерой 1 расположенной снаружи аппарата циркуляционной трубой 5 и The evaporator apparatus comprises a mortar chamber 1 with a vertical cylindrical body 2, on which a tubular heating chamber 3 is coaxially fixed, in the annular space of which there is a distribution device 4 connected to the mortar chamber 1 by a circulation pipe 5 located outside the apparatus and

циркуляционным насосом 6, электродвигатель которого (не показан) снабжен частотным преобразователем 7. В растворной камере 1 размещены последовательно с зазором между смежными торцами соосные воронки: верхняя 8 и нижняя 9 с цилиндрическими патрубками 10 и 11 соответственно. Верхняя воронка 8 закреплена на верхнем торце корпуса 2 растворной камеры 1, а нижняя воронка 9 закреплена торцем цилиндрического патрубка 11 на днище 12 корпуса 2. В стенке корпуса 2 над днищем 12 диаметрально - противоположно закреплены патрубок 13 ввода исходного раствора и патрубок 14 отвода раствора на циркуляцию, а на днище по его центру закреплен патрубок 15 вывода упаренного раствора, соединенный с прибором 16 для измерения плотности выпариваемого раствора, электрически связанным с частотным преобразователем 7. В верхней части корпуса 2 растворной камеры 1 расположены патрубки 17 для отвода вторичного пара из аппарата.a circulation pump 6, the electric motor of which (not shown) is equipped with a frequency converter 7. In the solution chamber 1, coaxial funnels are placed sequentially with a gap between adjacent ends: upper 8 and lower 9 with cylindrical nozzles 10 and 11, respectively. The upper funnel 8 is fixed on the upper end of the housing 2 of the mortar chamber 1, and the lower funnel 9 is fixed by the end of the cylindrical nozzle 11 on the bottom 12 of the housing 2. In the wall of the housing 2 above the bottom 12 is diametrically opposed the nozzle 13 for input of the initial solution and the nozzle 14 for drainage circulation, and on the bottom in its center is fixed a nozzle 15 for outputting one stripped off solution, connected to a device 16 for measuring the density of the evaporated solution, electrically connected to a frequency converter 7. In the upper part of the housing 2 thief chamber 1 are located nozzles 17 for the removal of secondary steam from the apparatus.

Греющая камера 3 содержит горизонтальные верхнюю 18 и нижнюю 19 трубные решетки с завальцованными в них вертикальными теплообменными трубами 20 и патрубки 21 для подвода пара в греющую камеру 3. Распределительное устройство 4 размещено над верхней трубной решеткой 18.The heating chamber 3 contains horizontal upper 18 and lower 19 tube sheets with rolled vertical heat exchanger tubes 20 and nozzles 21 for supplying steam to the heating chamber 3. The distribution device 4 is located above the upper tube sheet 18.

Выпарной аппарат работает следующим образом.The evaporator operates as follows.

Исходный раствор (сахарный сироп) через патрубок 13 подается в растворную камеру 1 и заполняет ее нижнюю часть, после чего циркуляционным насосом 6 через патрубок 14 сироп по циркуляционной трубе 5 подается в распределительное устройство 4 с распределителем, например, корончатого типа (не показан). Переливаясь через вырезы распределителя, сироп равномерно растекается по всей поверхности верхней трубной решетки 18, обеспечивая попадание одинакового количества сиропа во внутреннюю часть каждой теплообменной трубы 20. Сироп поступает в теплообменные трубы в виде тонких струй и образует в них ниспадающую тонкую пленку. При движении вниз сироп нагревается The initial solution (sugar syrup) through the pipe 13 is fed into the solution chamber 1 and fills its lower part, after which the circulation pump 6 through the pipe 14 of the syrup through the circulation pipe 5 is fed to a switchgear 4 with a distributor, for example, crown type (not shown). Overflowing through the cutouts of the distributor, the syrup spreads evenly over the entire surface of the upper tube sheet 18, ensuring that the same amount of syrup enters the inside of each heat transfer pipe 20. The syrup enters the heat transfer pipes in the form of thin jets and forms a dropping thin film in them. When moving down, the syrup heats up

паром, поступающим в межтрубную часть греющей камеры 3 через патрубки 21 и вскипает. Образовавшаяся паросиропная смесь выходит из теплообменных труб 20 в воронку 8, а затем через цилиндрический патрубок 10 в зазор между смежными торцами этого патрубка и воронки 9, т.е. в более широкую внутреннюю часть растворной камеры, где происходит отделение пара от сиропа за счет изменения направления движения пара. Вторичный пар отводится из растворной камеры 1 через патрубки 17, а сгущенный сироп попадает через воронку 9 в цилиндрический патрубок 11. Большая часть сиропа переливается из воронки 9 и поступает через патрубок 14 к циркуляционному насосу 6, который подает его по циркуляционной трубе 5 в распределительное устройство 4. Меньшая часть сиропа через патрубок 15 подается на следующую ступень выпарной станции. Прибор 16 измеряет плотность сиропа, и сигнал от него поступает на частотный преобразователь 7 электродвигателя центробежного насоса 5. При достижении требуемой плотности сиропа уменьшается подача сиропа на циркуляцию, то есть снижается производительность циркуляционного насоса 6, а если плотность сиропа меньше заданной - производительность насоса 6 и объем подаваемого на циркуляцию сиропа увеличиваются.steam entering the annular part of the heating chamber 3 through the nozzles 21 and boils. The resulting steam-syrup mixture leaves the heat exchange tubes 20 into the funnel 8, and then through the cylindrical pipe 10 into the gap between the adjacent ends of this pipe and the funnel 9, i.e. into the wider inner part of the solution chamber, where the steam is separated from the syrup by changing the direction of steam movement. Secondary steam is discharged from the solution chamber 1 through the nozzles 17, and the condensed syrup flows through the funnel 9 into the cylindrical nozzle 11. Most of the syrup is poured from the funnel 9 and flows through the nozzle 14 to the circulation pump 6, which delivers it through the circulation pipe 5 to the distribution device 4. A smaller part of the syrup through the pipe 15 is fed to the next stage of the evaporation station. The device 16 measures the density of the syrup, and the signal from it goes to the frequency converter 7 of the electric motor of the centrifugal pump 5. When the desired density of the syrup is reached, the supply of syrup to the circulation decreases, that is, the performance of the circulation pump 6 decreases, and if the density of the syrup is less than the specified one, the productivity of pump 6 and the volume of syrup supplied to the circulation increases.

Длительность нахождение сиропа в растворной камере не превышает 3-4 минут, что обеспечивает минимальное нарастание цветности сиропа и уменьшает разложение сахарозы.The duration of the syrup in the solution chamber does not exceed 3-4 minutes, which ensures a minimal increase in the color of the syrup and reduces the decomposition of sucrose.

Claims

1. Evaporator containing a mortar chamber with a vertical cylindrical body, a heating chamber, horizontal tube sheets placed in a heating chamber coaxially mounted above the mortar chamber, vertical heat exchange tubes fixed in the tube sheets, coaxial funnels placed in the mortar chamber, a circulation pipe, located outside the apparatus and connected by its outlet to the annular space of the heating chamber, a circulation pump, nozzles for the input of the initial solution, the output of the stripped solution secondary steam and solution removal for circulation, characterized in that the funnels are placed sequentially with a gap between adjacent ends, while the upper funnel is mounted on the wall of the mortar chamber body under the lower tube sheet, the lower funnel is fixed on the bottom of the housing, the evaporated solution outlet pipe is located in the center the bottom of the body, the nozzles for the input of the initial solution and the outlet of the solution for circulation are fixed diametrically opposite above the bottom, and the nozzle for the removal of the secondary steam is located in the upper part of the housing a.

2. The evaporator apparatus according to claim 1, characterized in that it is further equipped with a device for measuring the solution density and a frequency converter connected to the circulation pump pump and electrically connected to the device for measuring the density of the evaporated solution connected to the outlet of the evaporated solution.