Ступінь випарника миттєвого закипання

Ступінь випарника миттєвого закипання, який містить корпус, розділову стінку, що поділяє ступінь випарника на камери конденсації та розширення, вертикальний жалюзійний сепаратор, закріплений в розділовій стінці, патрубки для C2 1 3 82766 му порожнина, яка утворена вертикальною перегородкою та корпусом ступеня, у верхній частині обладнана каналами для підведення перегрітої води, і, щонайменше, однією додатковою вертикальною перегородкою, при цьому вертикальні перегородки в нижній частині обладнані жолобками для збору та відведення вологи, а порожнина, що утворена вертикальною перегородкою та розділовою стінкою, обладнана окремою горизонтальною перегородкою, яка встановлена з зазором до розділової стінки і утворює з вертикальною перегородкою канал для проходження пари [див. свідоцтво на корисну модель РФ №31337, МПК В01D 3/06, пріоритет від 31.03.2003 p., опубліковане 10.08.2003 p., „Ступінь випарника миттєвого закипання"]. У відомому ступені випарника миттєвого закипання перегріта вода, потрапляючи через канали для підведення перегрітої води в камеру розширення, закипає, при цьому потік пари разом з захопленими парою краплями води за допомогою додаткової вертикальної перегородки розподіляється на окремі потоки і далі спрямовується до сепаратора, огинаючи перегородки в нижній частині камери. Вертикальна перегородка, яка розділяє камеру на дві порожнини, захищає сепаратор від потрапляння води під час її розбризкування. Чим більшим є розширення води (тобто чим більшим є перепад температур на ступінь), тим більше води, яка розбризкується парою, потрапляє на вертикальні перегородки і стікає вниз. Недоліком відомого пристрою є те, що, незважаючи на наявність жолобків, при великих швидкостях потоку, які виникають під час огинання вертикальних перегородок, стається захоплення води, яка суцільним потоком стікає з перегородок, і занесення її в сепаратор, що знижує ефективність ступеня 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 і 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, щонайменше, одним водорозподільним насадком з каналом для підведення перегрітої води, при цьому в вертикальній перегородці в її верхній частині виконано отвір, висота якого не перевищує довжини водорозподільного насадка [див. патент РФ на корисну модель РФ №43188, МПК B01D 3/06, 1/26, пріоритет від 01.10.2004 p., опублікований 10.01.2005 p., „Ступінь випарника миттєвого закипання"]. Наявність водорозподільного насадка дозволяє формувати вихідний потік рідини, яка закипає у вільному об'ємі камери розширення, при цьому частина води перетворюється в пару, а частина 4 розбризкується парою. Наявність отвору в верхній частині вертикальної перегородки забезпечує двостороннє підведення пари до сепаратора, що зменшує швидкість потоку пари і тим самим виключає захоплення великих крапель води, яка стікає по перегородці, в нижній частині камери, однак не виключає прямого потрапляння найменших крапель води, які не перетворилися в пару, разом з парою в сепаратор при відсутності ефективної попередньої сепарації пари, що є недоліком відомої конструкції. Крім того, при великих перепадах температур на ступінь (тобто великому перегріві води), коли кут розкривання струменя води, який витікає з прямого зрізу водорозподільного насадка, при розширенні дуже великий, можливим є переливання води через отвір при ударі об стіну або під впливом висхідного потоку пари. Технічний результат заявленого винаходу полягає у підвищенні продуктивності ступеня випарника за рахунок збільшення швидкості потоку та забезпечення попередньої сепарації при збереженні якості дистиляту, габаритів ступеня та низьких значень непрокипання рідини. 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 тавідведення випарної води, патрубки для відведення дистиляту, вертикальну перегородку, яка розташована уздовж розділової стінки і утворює дві порожнини, що сполучаються між собою по парі в нижній частині камери розширення, причому порожнина, яка утворена вертикальною перегородкою і корпусом ступеня, у верхній частині обладнана, щонайменше, одним водорозподільним насадком з каналом для підведення перегрітої води, згідно з винаходом, вертикальна перегородка в її основі обладнана кутиковим елементом, який утворює похилу площину та паралельну основі корпуса горизонтальну площину, при цьому похила площина кутикового елемента повернена до торцевої стінки корпуса ступеня і утворює з вертикальною перегородкою тупий кут, який дорівнює 135-170°, а водорозподільний насадок виконаний з косим зрізом, також поверненим до торцевої стінки корпуса ступеня, при цьому кут зрізу водорозподільного насадка складає 10-45°. Потік рідини, який виходить з водорозподільного насадка, закипає у вільному об'ємі камери розширення, при цьому частина води перетворюється в пару, а частина - розбризкується парою, причому за рахунок косого зрізу водорозподільного насадка, поверненого до торцевої стінки корпуса, кут зрізу якого складає 10-45°, пароводяний потік одразу спрямовано відхиляється до корпуса. При цьому кількість води, яка під час розбризкування потрапляє на вертикальну перегородку та похилу площину кутикового елемента, різко зменшується, що особливо важливо при середніх та великих розширеннях пароводяного потоку (тобто середніх та великих перепадах температур), оскільки дозволяє уникнути появлення великої кілько 5 82766 сті води, яка стікає з похилої перегородки і є перешкодою на шляху пароводяного потоку, а у випадку високих швидкостей руху пароводяного потоку попередити недостатнє або запізнє його закипання. За рахунок косого зрізу водорозподільного насадка та похилої площини кутикового елемента забезпечуються вільне проходження пароводяного потоку, який продовжує розширення, та низькі значення непрокипання води за рахунок зменшення гідравлічного опору потоку, який огинає похилу площину і проходить під горизонтальною площиною кутикового елемента. При куті зрізу, меншому за 10°, потік води, яка стікає з похилої перегородки, перешкоджає руху пароводяного потоку. При куті зрізу, більшому за 45°, по-перше, збільшується ерозійний знос торцевої стінки корпуса за рахунок напору потоку пари, а, по-друге, збільшується неповне прокипання (непрокипання) рідини внаслідок зростання гідравлічного опору пароводяного потоку на підході до горизонтальної площини. Крім того, при куті зрізу, більшому за 45°, сильно зменшується розбризкування потоку рідини, яка витікає, що також збільшує її непрокипання. Виконання в основі вертикальної перегородки кутикового елемента, який утворює похилу площину та паралельну основі корпуса горизонтальну площину, де тупий кут, утворений вертикальною перегородкою і похилою площиною кутикового елемента, яким вона обладнана, дорівнює 135170°, дозволяє багаторазово змінити напрямок руху пароводяного потоку, розігнати пароводяний потік та збільшити його швидкість, розділити потоки води і пари за рахунок дії відцентрових та гравітаційних сил і осадити найдрібніші крапельки води пароводяного потоку до надходження потоку в сепаратор, що забезпечує ефективну попередню сепарацію пари. В результаті вологість пари, яка надходить з підвищеною швидкістю до жалюзійного сепаратора, зменшується, що покращує продуктивність сепаратора, а, отже, й ступеня випарника. При цьому підвищення продуктивності ступеня випарника досягається при збереженні високої якості дистиляту та без збільшення габаритів камери розширення і ступеня в цілому при низьких значеннях непрокипання води. При величині кута між вертикальною перегородкою і похилою площиною кутикового елемента, меншому за 135°, зростає гідравлічний опір потоку при огинанні похилої площини кутикового елемента. При величині кута між вертикальною перегородкою і похилою площиною кутикового елемента, більшому за 170°, не забезпечується збільшення швидкості пароводяного потоку, яке приводить до осадження найдрібніших крапель води, тобто попередньої сепарації пари. Технічних рішень, які б співпадали з сукупністю суттєви х ознак винаходу, не виявлено, що дозволяє зробити висновок про його відповідність винаходу умові патентоспроможності „новизна". Заявлені суттєві ознаки винаходу, які зумов 6 люють 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 фігурі 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, який закріплено у розділовій стінці 2, трубу 7 відведення сепарованої води, яка розташована уздовж розділової стінки 2, вертикальну перегородку 8 з кутиковим елементом в її основі, який утворює похилу площину 9, повернену до торцевої стінки корпуса, та паралельну основі корпуса горизонтальну площину 10, і яка утворює дві порожнини 11 та 12, що сполучаються між собою по парі в нижній частині камери розширення 5 через паралельну основі корпуса горизонтальну площину 10 кутикового елемента. Порожнина 11, яка утворена вертикальною перегородкою 8 з кутиковим елементом в її основі та корпусом 1 ступеня, у верхній частині обладнана, щонайменше, одним водорозподільним насадком 13 з каналом для підведення перегрітої води 14. У конкретному прикладі виконання похила площина 9, що повернена до торцевої стінки корпуса 1, утворює з вертикальною перегородкою 8 кут, який дорівнює 160°, а кут зрізу водорозподільного насадка 13, поверненого своїм косим зрізом в сторону торцевої стінки корпуса 1, складає 30°. Підвід випарної води здійснюється через патрубок 15 та водорозподільну камеру 16. Відвід води з камери розширення 5 здійснюється через патрубок 17. Відвід дистиляту здійснюється через патрубок 18. Ступінь випарника миттєвого закипання функціонує наступним чином. Перегріта вода через патрубок 15, водорозподільну камеру 16, канал 14 та водорозподільний насадок з косим зрізом 13 потрапляє в камеру розширення 5, де здійснюється її закипання (розширення), при якому основна частина води перетворюється в пару, а частина - розбризкується парою. За рахунок косого зрізу водорозподільного насадка 13 пароводяний потік відхиляється до торцевої стінки корпуса 1, різко зменшуючи кількість води, яка при розбризкуванні потрапляє на вертикальну перегородку 8 та похилу площину кутикового елемента 9. Далі пароводяний потік огинає похилу площину кутикового елемента 9, проходить під горизонтальною площиною 10 кутикового елемента в нижній частині камери розширення 5, а потім огинає горизонтальну площину 10 кутикового елемента, переходячи при цьому з порожнини 11 в порожнину 12. У процесі огинання кутикового елемента за 7 82766 рахунок багаторазового змінення напрямку потоку, який рухається з великою швидкістю, забезпечується попередня сепарація пари. Далі потік надходить до сепаратора 6, закріпленого в розділовій стінці 2, де частина крапель осаджується і виводиться через трубу 7 на дно камери розширення 5 і далі - через патрубок 17. Очищений в сепараторі 6 від крапель води потік поступає в камеру конденсації 3, де проходячи міжтрубний простір, конденсується на теплообмінних тр убках 4 і стікає на дно камери конденсації 3. Чистий дистилят з дна камери конденсації 3 через патрубок 18 відводиться споживачу або надходить на наступний ступінь випарника миттєвого закипання. Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 8 Використання заявленого ступеня випарника миттєвого закипання у порівнянні з відомими технічними рішеннями дозволяє підвищити ефективність попередньої сепарації пароводяного потоку при різкому збільшенні швидкості потоку та багаторазовій зміні напрямку його руху, в результаті вологість пари, яка рухається с високою швидкістю, зменшується, що підвищує продуктивність сепаратора. У результаті підвищення продуктивності сепаратора при збереженні високої якості дистиляту, габаритів ступеня і малих значень непрокипання рідини дозволяє підвищити продуктивність ступеня сепаратора на 10-20% та діапазон навантаження ступеня на 20-120% від номіналу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601