Апарат для зневоднення твердих, рідких та газовмісних сумішей регенерацією захованої теплоти пароутворення екстрапарів

Апарат для зневоднення твердих, рідких та газовмісних сумішей регенерацією захованої теплоти пароутворення екстрапарів, який містить корпус та встановлений всередині нього випарник з електронагрівом, який відрізняється тим, що по центру герметичного корпусу розміщений пристрій регенерації захованої теплоти пароутворення за принципом термоелектричного теплового насоса (ТТН), виконаний у вигляді набору кільцевих термоелементів, ізольованих один від одного кільцями з отвором по діаметру для установки випарника із забезпеченням його рухомості в вертикальному напрямку, випарник оснащений біля дна пускокомпенсаційним нагрівачем, зовнішня поверхня кільцевих термоелементів створює холодний спай термобатареї, внутрішня поверхня, взаємодіюча з випарником, створює гарячий спай по ЗОВНІШНІЙ поверхні термобатареї, холодним спаєм ТТН взаємодіє з потоком екстрапари із випарника Винахід відноситься до техніки зневожування твердих, рідких та газоутримуючих сумішей в апаратах невеликого об'єму з витратою тепла до 2000-4000кдж/год і може бути застосований в побутовій техніці для переробки деяких видів сільськогосподарської продукції, типу фруктів, овочів, соків, молока, вершків, а також у фармацевтичній та інших галузях промисловості Відомий простий апарат для зневожування шляхом випарювання рідини, який складається з відкритої ємкості з щільним дном, наприклад, звичайної каструлі як випарника, всередині якої розміщують суміш води і твердих речовин, наприклад, ягоди Нагріваючи суміш, до випарювання відповідної КІЛЬКОСТІ води, можна отримати залишок необхідної консистенції Перерозділ твердої та рідкої легковипарюваної фракції відбувається за рахунок фазового переходу рідини в екстрапар Недолік подібного пристрою - повна втрата тепла та легковипарюваних фракцій з випаром Тому апарати такого типу використовуються тільки в тих випадках, коли речовина випару не представляє ЦІННОС Пристрій подібного типу використовується, в основному для розділу рідких сумішей (розчинів) шляхом випару легких фракцій та отримали назву дистилятори Конструкція дистилятора ДЭ-4 и ДЭ25 взята за прототип, співпадає із заявленим винаходом за призначенням та рядом конструктивних ознак, (див Наприклад, справочник фармацевта ст 223-224 изд Москва-медицина 1981 г раздел Аппаратура для получения и хранения дестиллированой, апирогенной и обессоленой воды) Дистилятор складається із пустого закритого циліндричного корпусу, який оснащений електронагрівачем - ззовні або всередині вказаного корпусу У внутрішній порожнині корпусу розміщені камера випарення (випарник) і камера охолодження - конденсатор Поміщена у випарник сировина шляхом и нагріву розділяється з виділенням екстрапари, яка переходить в зону охолодження В конденсаторі звичайно є заоболонковий простір, в якому циркулює охолоджуюча вода Дотикаючись до холодної стінки конденсатора, екстрапара переходить назад в рідку фазу, при цьому звільнюється тепло фазового переходу, яке відводиться охолоджуючою водою В даному випадку речовина випару зберігається, але тепло екстрапари (потенціалом 102103°С) переводиться в низько потенціальне тепло ТІ Подальший розвиток простішої конструкції відбувся в напрямку герметичного об'єднання випарника з охолоджуючим пристроємконденсатором, ізолюючим речовину в виді випару від охолоджуючого тіла, яке циркулює для зняття тепла при конденсації 00 (О 61182 нагрітої ним охолоджуючої води (до 25-30°С), яке технічно важко використати Дистилятори використовуються для обезвожування рідких сумішей, наприклад, обезсолювання води, відгонки спирту і т п Виходячи з цього, недоліком дистилятора є втрата захованої теплоти пароутворення, яка заздалегідь витрачена на розрив міжмолекулярних зв'язків при ЗМІНІ фазового стану Традиційно ці втрати тепла утилізуються в регенераторах, які розміщені поза корпусом, що для малопотужних агрегатів практично важкоздійснене із-за значного ускладнення конструкції Спільними ознаками аквадистилятора і заявленого пристрою є корпус всередині якого розміщений випарник з електронагрівом Винаходом вирішується технічне завдання вдосконалення апарата обезвожування, в якому за рахунок особливостей малогабаритного пристрою регенерації захованої теплоти пароутворення забезпечується економія витрат електроенергії, а також розширюється універсальність примшення, так як в одному автономному корпусі без переналадки апарата в цілому можна обезвожувати тверді, рідкі та газоутримуючі суміші Поставлене завдання вирішується тим, що в апараті для зневоднення, який вміщує корпус та встановлений всередині нього випарник з електронагрівом, ВІДПОВІДНО до винаходу, по центру герметичного корпусу розміщений пристрій регенерації захованої теплоти пароутворення за принципом термоелектричного теплового насосу (ТТН) виконане у вигляді набору кільцевих термоелементів, ізольованих одне від одного кільцями, з отвором по діаметру для установки випарника Із забезпеченням йому рухомості у вертикальному напрямку, випарник оснащений біля дна пускокомпенсаційним нагрівачем, зовнішня поверхня кільцевих термоелементів створює холодний спай термобатареї, внутрішня поверхня, взаємодіюча з випарником створює гарячий спай, по ЗОВНІШНІЙ поверхні термобатареї - холодним спаєм ТТН, взаємодіє з потоком екстрапари із випарника Причинно-наслідковий зв'язок між ВІДМІННИМИ ознаками та досягаючим технічним результатом заключається в наступному в основу винаходу для використання захованої теплоти пароутворення покладений принцип так званого термоелектричного теплового насоса (див Расчет и конструирование термоэлектрических генераторов и тепловых насосов Справочник Г Н Котырло, Ю Н Лобунец Киев «Наукова думка», 1980г стр 30-35, 65-89, 256-271) Втрата із захованою теплотою пароутворення води складає 2304кдж/кг Герметичність корпусу створює умови, при яких в апараті може створюватися тиск нижче атмосферного, при якому конденсат стає перегрітим та із своєї маси виділяє екстрапар, тепло якого також використовується повторно Втрата тепла на одиницю продукції складається із втрат в навколишній простір з ентальпією конденсата та витратою енергії на передачу тепла термобатареєю За оцінками втрати тепла при застосуванні ТТН на 55-60% менше ніж в звичайному апараті без пристрою Це дозволить створювати порівняльно недорогі апарати невеликої продуктивності з витратою тепла не більше 1054-1254кдж на 1кг випареної води На фіг представлена схема заявленого апарата для зневожування твердих, рідких та газоутримуючих сумішей регенерацією захованої теплоти пароутворення Токопроводи ТТН умовно не вказані Апарат містить корпус-1 з герметизацією об'єму кришкою-2, ущільненим фланцем-3, прокладкою-4 та технологічної арматури - у вигляді крана-5 для випуску конденсата та крана-6 для витиснення повітря із апарата екстрапарою Всередині корпуса вміщений з'ємний рухомий у вертикальному напрямку випарник-7 з встановленим на його дні пускокомпенсуючим нагрівачем-8 та термоелектричний тепловий насос-9 виконаний по формі у вигляді кільцевих термоелементів у отворі по центру якого встановлюють випарник У зібраному вигляді в апараті утворюється камера випарення-10 та камера охолодження-11 Термоелектричний тепловий насос показаний на схемі у вигляді класичного зображення термобатареї, який складається із окремих кільцевих термоелементів, ізольованих одне від одного кільцями-12 Кожний елемент складається із Р вітки (низькотемпературна частина) - 13, Р вітки (високотемпературна частина) - 14, Н вітка (високотемпературна частина) - 15 та Н вітки (низькотемпературна частина) - 16 Умовне позначення комутаційних шарів ТТН -17 Принцип роботи апарата корпус-1 роз'єднується з кришкою-2 Із нього витягується випарник-7 (з ТТН-9) В камеру випарення-10 засипається сировина, випарник-7 (з ТТН-9) вставляється в корпус-1 і все герметизується кришкою-2 Відкриваються крани-5 і 6 Апарат готовий до роботи Включається нагрівач-8 Після утворення деякої КІЛЬКОСТІ пара і витиснення ним повітря із корпусу кран-6 закривається, кран-5 може бути відкритим Включається ТТН-9 Екстрапар, який утворився із камери випарення-10, поступає в камеру охолодження-11 та стикуючись з "холодним" спаєм (вітки-13,16) конденсується Звільнене тепло фазового переходу "підсилює" СВІЙ потенціал в ТТН-9 за рахунок додаткового підводу електроенергії та виділяється на "гарячому" спаї - (вітки-14 і 15) тепло через стінку випарника випарника-7 передається сировині та випаровує воду, яка залишилася, процес нарощується як ланцюгова реакція і стабілізується при рівності теплових потоків холодного та гарячого спаїв При досягненні продуктом бажаної консистенції пускокомпенсуючий нагрівач-8 відключається, сировина охолоджується, ТТН-9 відключається, корпус-1 розгерметизовується, випарник-7 витягується із корпуса разом з продуктом або залишками сировини, розвантажується, заправляється новою сировиною, вставляється з ним в корпус цикл повторюється Технічний результат заключається в зниженні витрати (втрат) тепла з 2304кдж до 1050-1250кдж на 1кг випаровуваної речовини 61182 Фіг. Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119