Ступінь випарника миттєвого закипання

Винахід стосується галузі теплотехніки, призначений для підготування підживлювальної води тепломереж, котельних, систем гарячого водопостачання і може бути використаний у нафтохімічній, фармацевтичній, електронній та деяких галузях харчової промисловості. Термічне знесолення води - один з альтернативних способів отримання води високої якості без хімічних реагентів, які на сьогодні надто недешеві. Отримання дистиляту шляхом випаровування є економічно ефективним і супроводжується мінімально шкідливим впливом на екологію у порівнянні з найсучаснішими технологіями хімічного знесолення або зворотного осмосу. Відомими є ступені випарників миттєвого закипання, в яких сепарація пари здійснюється на жалюзійних сепараторах або сітчастих краплеуловлювачах [див. Таубман Е.И. и др. Термическое обезвреживание минерализованных промышленных сточных вод. - Л.: Химия, 1975г., с.47-60]. Однак досвід експлуатації таких випарників підтверджує неможливість отримання дистиляту високої якості у зв'язку з тим, що пара, яка поступає на жалюзійний дистилятор або сітчастий краплеуловлювач, містить велику кількість крапель води, тобто має високу вологість, і, отже, велику кількість домішок, а відведення сепарованої води є недостатнім. Відомим є також ступінь випарника миттєвого закипання, який містить корпус, розділову перегородку, герметично закріплену в корпусі з утворенням випарної та конденсаційної камер, встановлений у перегородці сепаратор, який пропускає пару і відокремлює вологу, при цьому корпус обладнаний патрубками підведення і відведення води та патрубком відведення конденсату [див. авторське свідоцтво СРСР №1733032, МПК B01D3/06, пріоритет від 25.12.1989p., опубліковане 15.05.1992p., б. №18, 1992p., "Ступінь випарника миттєвого закипання"]. Недолік відомого пристрою полягає у тому, що розбризкувані краплі води безперешкодно потрапляють на сепаратор, знижуючи ефективність його роботи та якість дистиляту. Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, що заявляється, є ступінь випарника миттєвого закипання, який містить корпус, розділову стінку, яка поділяє ступінь випарника на камери конденсації та розширення, вертикальний жалюзійний сепаратор, закріплений у розділовій стінці, патрубки для підведення і відведення випарної води, патрубок для відведення дистиляту, вертикальну перегородку, що розташована уздовж розділової стінки, яка утворює дві порожнини, сполучені між собою по парі у нижній частині камери, причому порожнина, яка утворена вертикальною перегородкою та корпусом ступеня, у верхній частині обладнана каналами для підведення перегрітої води [див. свідоцтво на корисну модель РФ №31337, МПК B01D3/06, пріоритет від 31.03.2003, опубліковане 10.08.2003, "Ступінь випарника миттєвого закипання"]. У відомому ступені випарника миттєвого закипання вертикальна перегородка, яка розділяє камеру на дві порожнини, захищає сепаратор від потрапляння води під час її розбризкування, вода стікає по вертикальній перегородці на дно камери розширення, а пара прямує до сепаратора, огинаючи вертикальну перегородку у нижній частині камери. Однак при великих швидкостях пари, які виникають при проходженні пари між вертикальною перегородкою та розділовою стінкою, відбувається захоплення води парою та її занос у сепаратор, що ускладнює його роботу і знижує його продуктивність та якість дистиляту. Крім того, підведення пари до сепаратора виключно через нижню частину камери створює нерівномірне завантаження сепаратора по висоті, що також знижує його продуктивність. Технічний результат заявленого винаходу полягає у покращенні якості дистиляту за рахунок зменшення вологості пари та у підвищенні продуктивності сепаратора. Технічний результат досягається тим, що у заявленому ступені випарника миттєвого закипання, який містить корпус, розділову стінку, що поділяє ступінь випарника на камери конденсації та розширення, вертикальний жалюзійний сепаратор, закріплений у розділовій стінці, патрубки для підведення та відведення випарної води, патрубки для відведення дистиляту, вертикальну перегородку, яка розташована уздовж розділової стінки і утворює дві порожнини, що сполучаються між собою по парі у нижній частині камери розширення, причому порожнина, яка утворена вертикальною перегородкою і корпусом ступеня, у верхній частині обладнана, щонайменше, одним каналом для підведення перегрітої води, згідно з винаходом, канал для підведення перегрітої води обладнаний водорозподільним насадком, а у вертикальній перегородці у її верхній частині виконано отвір для проходження пари, висота якого не перевищує довжини водорозподільного насадка і складає 0,05-0,5 від ширини порожнини, утвореної вертикальною перегородкою та розділовою стінкою, при цьому на вертикальній перегородці виконаний козирок, повернутий у бік водорозподільного насадка. Виконання отвору у верхній частині вертикальної перегородки дозволяє забезпечити подавання пари до сепаратора як через верхню частину, так і через нижню частину камери, тобто досягається двостороннє підведення пари до сепаратора, яке дозволяє зменшити швидкість потоку пари і тим самим запобігти захопленню води та її закиданню у сепаратор, що сприяє зменшенню вологості пари, і, отже підвищенню якості дистиляту. Крім того, двостороннє підведення пари дозволяє зменшити аеродинамічну нерівномірність потоку пари у сепараторі, а саме - вирівняти розподілення швидкостей потоку по висоті сепаратора, а також зменшити гідравлічний опір у сепараторі, що підвищує продуктивність сепаратора і у підсумку - усього ступеня випарника. При цьому висота отвору у верхній частині вертикальної перегородки, яка не перевищує довжини водорозподільного насадка, виключає можливість потрапляння перегрітої води у сепаратор, у тому числі й у випадках великих перепадів температур на ступінь випарника, тобто при великому перегріві води або провальному режимі роботи, коли випаровування води відбувається у камері розширення. Співвідношення висоти отвору у верхній частині вертикальної перегородки до ширини порожнини, що утворена вертикальною перегородкою та розділовою стінкою, яке знаходиться у діапазоні 0,05-0,5, забезпечує рівномірне подавання пари на сепаратор, що виключає захоплення води у нижній частині камери і сприяє підвищенню продуктивності сепаратора. При співвідношенні, меншому за 0,05, не забезпечується рівномірне подавання пари на сепаратор, а незначна зміна швидкості потоку пари у нижній частині камери не приводить до виключення захоплення води. При співвідношенні, більшому за 0,5, потік пари у верхній частині камери становиться домінуючим, роблячи неможливим рівномірне подавання пари на сепаратор і різко збільшуючи вологість пари, яка поступає на сепаратор. Козирок на вертикальній перегородці, повернутий у бік водорозподільного насадка, забезпечує захист сепаратора від закидання крапель води через отвір у верхній частині вертикальної перегородки. Наявність у заявленому технічному рішенні сукупності відмітних ознак, не відомих з рівня техніки, дозволяє зробити висновок про його відповідність умові патентоспроможності "новизна". Суттєві ознаки заявленого винаходу, які зумовлюють отримання вказаного технічного результату, явним чином не витікають з рівня техніки, що дозволяє зробити висновок про відповідність винаходу умові патентоспроможності "винахідницький рівень". Умова патентоспроможності "промислова придатність" підтверджена на прикладі конкретного здійснення. На Фіг. зображено ступінь випарника миттєвого закипання у перерізі. Ступінь випарника миттєвого закипання містить корпус 1, розділову стінку 2, камеру конденсації 3 з теплообмінними трубками 4, камеру розширення 5, вертикальний жалюзійний сепаратор 6, закріплений у розділовій стінці 2, трубу 7 відведення сепарованої води, яка розташована уздовж розділової стінки 2 вертикальної перегородки 8 з отвором А у її верхній частині для проходження пари і утворює дві порожнини 9 і 10, що сполучаються між собою по парі у нижній та верхній частинах камери розширення 5. Порожнина 10, яка утворена вертикальною перегородкою 8 і корпусом 1 ступеня, у верхній частині обладнана, щонайменше, одним каналом 11 для підведення перегрітої води, причому канал 11 для підведення перегрітої води обладнаний водорозподільним насадком 12. Висота отвору А для проходження пари у вертикальній перегородці 8 складає у даному варіанті виконання 0,24 ширини порожнини 9 і не перевищує довжини водорозподільного насадка 12. На вертикальній перегородці 8 виконаний козирок 13, повернутий у бік водорозподільного насадка 12. Підведення випарної води здійснюється через патрубок 14 та водорозподільну камеру 15. Відведення води з камери розширення 5 здійснюється через патрубок 16. Відведення дистиляту здійснюється через патрубок 17. Ступінь випарника миттєвого закипання функціонує наступним чином. Перегріта вода через патрубок 14, водорозподільну камеру 15 і канал 11 через водорозподільний насадок 12 потрапляє в камеру розширення 5, де здійснюється її розбризкування та закипання, при якомучастина води перетворюється в пару. При розбризкуванні частина води потрапляє на вертикальну перегородку 8 і козирок 13 і, стікаючи з них, виходить через патрубок 16. Утворена пара та захоплені нею краплі води через верхній отвір А вертикальної перегородки 8 і нижню частину камери розширення 5 поступають до сепаратора 6, де частина крапель осаджується та виводиться через трубу 7 на дно камери розширення 5 і далі - через патрубок 16. Очищена у сепараторі 6 від крапель води пара потрапляє в камеру конденсації 3, де, проходячи міжтрубний простір, конденсується на теплообмінних трубках 4 і стікає на дно камери конденсації 3. Чистий дистилят з дна камери конденсації 3 через патрубок 17 відводиться споживачу або поступає на наступний ступінь випарника миттєвого закипання. Використання заявленого ступеня випарника миттєвого закипання у порівнянні з відомими технічними рішеннями дозволяє запобігти захопленню води та її закиданню у сепаратор за рахунок двостороннього підведення пари до нього, що сприяє зменшенню вологості поданої на сепаратор пари і створенню рівномірного навантаження на сепаратор, а також збільшує продуктивність ступеня випарника миттєвого закипання та покращує якість отримуваного дистиляту.