Плівковий випарний апарат

Плівковий випарний апарат, який містить трубчастий теплообмінник з верхньою і нижньою трубними дошками, гріючими трубками і штуцерами входу гріючої пари, виходу конденсату та інертів, сепаратор парорідинного середовища із штуцером виходу вторинної пари, нижню кришку із штуцером виходу розчину, що упарюється, плівкоутворюючу насадку, який відрізняється тим, що в середині гріючих трубок концентрично розташовані центральні трубки меншого діаметра з отворами, отвори виконані із перемінним кроком t, який зменшується зверху вниз на постійну величину, центральні тру 34145 ратор парорідинної фази, збірник циркуляційної води, колектор вторинної пари, циркуляційний насос, з'єднувальні трубопроводи і технологічні патрубки. Причому розчин, який упарюється, у плівкоутворюючу насадку подається під надмірним тиском. [2. А. с. СРСР №1621994, МКВ В 01 Д 1/22, БВ №3 1987 г. - прототип]. Вихідна рідина примусово подається на плівкоутворюючу насадку, де формується і далі у вигляді рівномірної плівки стікає вниз по внутрішній поверхні порожнистих трубок плікоутворювача і вертикальних трубок теплообмінника. Пари, що утворилися при випарюванні рідини, надходять у сепаратор і виводяться через паровий патрубок. Недоліками плівково-трубчастого апарата є обмеженість по продуктивності внаслідок збільшення опору виходу парорідинної фази в сепаратор в районі плівкоутворюючої насадки в один бік – знизу вгору і, як наслідок, збільшення теплоенергетичних витрат. У процесі роботи не виключена можливість відриву плівки з внутрішньої поверхні труб. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення плівкового випарного апарата шляхом того, що апарат додатково постачений багатокаскадною, по всій висоті теплообмінних елементів, плівкоутворюючою насадкою, виконаною у вигляді центральних трубок з отворами, концентрично розташованих всередині гріючих трубок, із перемінним кроком, який зменшується зверху вниз, на постійну величину, що забезпечує рівномірне упарювання розчину по ступенях у зв'язку з наростанням концентрації розчину при руху плівки зверху вниз по внутрішній поверхні теплообмінних трубок. Поставлена задача досягається тим, що в плівковому випарному апараті, який містить трубчастий теплообмінник з верхньою і нижньою трубними дошками, гріючими трубками і штуцерами входу гріючої пари, виходу конденсату та інертів, сепаратор парорідинного середовища із штуцером виходу вторинної (сокової) пари, нижню кришку із штуцером виходу розчину, що упарюється, плівкоутворюючу насадку, згідно із пропонованою конструкцією, в середині гріючих трубок концентрично розташовані центральні трубки меншого діаметра з отворами, отвори виконані із перемінним, який зменшується зверху вниз, на постійну величину, кроком t, центральні трубки додатково постачені по всій висоті багатокаскадною плівкоутворюючою насадкою, виконаною у вигляді ступінчатих втулок із збільшуваними зверху вниз діаметрами східців по зовнішній і внутрішній поверхнях і постачених знизу щілинними розрізами до половини висоти втулок, втулки встановлені над отворами центральних трубок, центральні трубки по відношенню до гріючих трубок установлені із зазором, достатнім для розташування ступінчатих втулок із зазором між внутрішньою поверхнею гріючих трубок і зовнішньою поверхнею найбільшого діаметра ступінчатих втулок і зазором, між зовнішньою поверхнею центральних трубок і внутрішньою поверхнею більшого діаметра втулок, у верхній частині центральних трубок розташована опорно-центруюча, ступінчата по зовнішньому діаметру втулка, що спирається на верхній кінець гріючої трубки, яка постачена щілинами висотою в два рази більше висоти опорно-центруючих втулок, в нижній частині трубок розташовані центруючи ребра. Наявність багатокаскадної плівкоутворюючої насадки, що являє собою центральні трубки меншого діаметра, встановлені концентрично гріючим із зазором, достатнім для установки плівкоутворювачів, виконаних у вигляді ступінчатих по внутрішньому діаметру втулок, закріплених із кроком t на центральних трубках над отворами в них і з зазором s = 1-1,5 мм між зовнішньою поверхнею втулок і внутрішньою поверхнею гріючих трубок із зазором, достатнім для проходу пари в центральні трубки через отвори в них, дає можливість, незалежно від інтенсивності кипіння і деякого відхилення від вертикальності теплообмінника і гріючих трубок, значно підвищити ефективність роботи пристрою, забезпечити попередню сепарацію сокової пари, яка отримується на кожному ступені за рахунок спрямування його через отвори в центральну трубку. Запропонована конструкція багатокаскадної плівкоутворюючої насадки у випарному апараті з падаючою плівкою дозволяє не тільки сформувати рідинну плівку, але і відразу, починаючи від торця трубчастого теплообмінного елемента, рівномірно розподіляти її по всій поверхні теплообміну, що поліпшує ефективність процесу, підвищує продуктивність апарата по випареній волозі і підвищує якість готового продукту. Розташування багатокаскадної плівкоутворюючої насадки у випарному апараті з падаючою плівкою робить його нечуттєвим при наявності відхилення гріючих трубок від вертикального положення. Виконання отворів в центральних трубках із мінливим зверху вниз, на постійну величину, кроком дозволяє забезпечити рівномірне упарювання розчину по ступенях по мірі наростання концентрації розчину при руху плівки зверху вниз по внутрішній поверхні теплообмінних трубок. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де: На фіг. 1 - вертикальний розріз апарата, на фіг. 2 - вузол 1 на фіг. 1 на фіг. З - ступінчата втулка на фіг. 1,2 Плівковий випарний апарат містить вертикальний трубчастий теплообмінник 1 з верхньою і нижньою трубними дошками 2 і 3, сепаратор 4 із вхідним штуцером 5 по соковій парі і вхідним штуцером 6 по розчину, що упарюється, нижню кришку 7 із вихідним штуцером 8 по розчину, що упарюється. Трубчастий теплообмінник 1 постачений вхідним штуцером 9, по гріючій парі, вихідним штуцером 10, по конденсату гріючої пари 1 вихідним штуцером 11 по виводу інертів теплообмінними трубками 12, знімною багато-каскадною плівкоутворюючою насадкою у вигляді центральних, меншого діаметра, трубок 13 з отворами 14 із перемінним, таким, що зменшується зверху вниз на постійну величину (10-15 мм) кроком t, причому початковий крок в межах 400-500 мм, плівкоутворюючі ступінчаті втулки 15 із такими, що збільшуються, діаметрами східців зверху вниз по зовнішній і внутрішній поверхнях і постачених 3-4 щілинними розрізами 16 шириною 1-2 мм знизу до половини висоти втулок 15, які встановлені над отворами 14 по внутрішній поверхні найменшого діаметра. Центральні трубки 13 по відношенню до гріючих трубок 12 встановлені концентричне із забезпеченням зазору s, достатнього для установки плівкоутворюючих ступінчатих втулок 15 із зазором 2 34145 s1= 1-2 мм між внутрішньою поверхнею гріючих трубок 12 і зовнішньою поверхнею більшого діаметра втулок 15 і зазором s2 = 1,5-2 мм між зовнішньою поверхнею трубок 13 і внутрішньою поверхнею більшого діаметра втулок 15, причому концентричність забезпечується установленням у верхній частині трубки 13 опорно-центруючої ступінчатої по зовнішньому діаметру втулки 17, що спирається на верхній кінець трубки 12 із щілинами 18 висотою більшою в 2 рази висоти втулки 17, а в нижній частині трубки 13 не менше трьох центруючих ребер 19. На верхній трубній дошці 2 установлена циліндрична обечайка 20. Плівковий випарний апарат працює таким чином: Через штуцер 9 подається гріюча пара і по мірі нагріву апарата через штуцер 6 підводиться упарюваний розчин, який після заповнення нижньої частини сепаратора 4 переливається через обечайку 20 і заповнює її внутрішню частину на висоту до нижньої кромки вхідних щілин 18 у теплообмінних трубках 12 і далі через щілини 18 надходить на каскад плівкоутворюючих втулок 15 і у вигляді тонкої плівки рухається зверху вниз по всій внутрі шній поверхні гріючих трубок 12. Тонка плівка розчину на внутрішній поверхні гріючих трубок 12 швидко прогрівається до температури кипіння та інтенсивно випаровується, утворена пара через кільцевий зазор s2, бо зазор s1 заповнений розчином, і отвір 14 спрямовується всередину трубок 13 і потім через сепаратор 4 і вихідний штуцер 5 – до споживача або на конденсацію, а упарюваний розчин каскад за каскадом, зверху вниз, набираючи концентрацію через вихідний штуцер 8 направляється на подальшу переробку. Утворений конденсат від гріючої пари виводиться із апарата через штуцер 10, а інерти – через штуцер 11. Таким чином запропонований плівковий випарний апарат дозволяє не тільки сформувати рідинну плівку, але й відразу, починаючи від торця трубчастого теплообмінного елемента, рівномірно розподіляти її по всій поверхні теплообміну, забезпечуючи рівномірне упарювання розчину по ступенях по мірі наростання концентрації розчину при руху плівки зверху вниз по внутрішній поверхні теплообмінних трубок, що поліпшує ефективність процесу, підвищує продуктивність апарата по випареній волозі і підвищує якість готового продукту. 3 34145 Фіг. 1 4 34145 Фіг. 3 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5