Роторно-плівковий апарат

Реферат: Роторно-плівковий апарат включає вертикальний циліндричний корпус, теплообмінну оболонку, штуцери введення, виведення теплоносія, краплевідбійник, штуцери введення та виведення продукту, штуцер виходу вторинної пари, вал ротора, на якому шарнірно закріплені лопаті у вигляді пластин, одна із площин яких є притискною, крайки якої контактують із внутрішньою поверхнею корпуса. Крім цього, поверхня притискних площин лопатей виконана із наявністю регулювального рельєфу. UA 106607 U (12) UA 106607 U UA 106607 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до тепломасообмінного обладнання і може бути використана в роторно-плівкових вертикальних теплообмінниках, випарних та інших тепломасообмінних апаратах хімічної, біохімічної, харчової, мікробіологічної та інших галузей промисловості. Відомий роторно-плівковий апарат, що містить вертикальний циліндричний корпус, співвісний з корпусом ротор з лопатями, кожна з яких виконана у вигляді вертикальної пластини і шарнірно закріплена на роторі [1]. До недоліків пристрою слід віднести неможливість регулювання часу термічного оброблення продукту, адже його (продукту) контакт із теплообмінною поверхнею забезпечується лише за рахунок швидкості руху лопаті, на що безпосередньо впливає тільки кутова швидкість вала, що для рідин, які мають високу в'язкість цей апарат є неефективним. Проблема регулювання часу перебування продукту вирішується відомим пристроєм [2],у якому лопаті виконані у формі гвинта. Недоліком пристрою є неефективність процесу упарювання за рахунок відриву ("відрізання") частини продукту гвинтом лопаті від теплообмінної поверхні і розташуванні його на поверхні лопаті. Найбільш близьким до рішення, що пропонується є роторно-плівковий апарат, що включає вертикальний циліндричний корпус, теплообмінну оболонку, штуцери введення, виведення теплоносія, краплевідбійник, штуцери введення та виведення продукту, штуцер виходу вторинної пари, вал ротора, на якому шарнірно закріплені лопаті у вигляді пластин, одна із площин яких є притискною, крайки якої контактують із внутрішньою поверхнею корпуса [3]. Недоліком технічного рішення є неможливість регулювання часу контакту продукту на теплообмінній поверхні для його упарювання, особливо за умов зміни параметрів середовища, що упарюється (при концентруванні змінюється густина продукту та кінематична густина). Притискання лопатями із плоскими поверхнями, за умови зміни параметрів продукту, може супроводжуватись зростанням товщини плівки в напрямі зони відводу продукту, що негативно впливає на інтенсивність упарювання і призводить до зниження показників якості, що можливо компенсувати зростанням габаритних параметрів та енерговитрат. Останній шлях негативно впливає на економічні показники використання обладнання і собівартість продукції. В основу винаходу поставлена задача за рахунок виконання поверхні притискних площин лопатей із наявністю регулювального рельєфу забезпечити рівномірність формування плівкової поверхні продукту відносно площі теплопередачі із можливістю регульованого впливу на швидкість стікання шару рідини залежно від її властивостей в процесі випарювання. Поставлена задача вирішується у роторно-плівковому апараті, що включає вертикальний циліндричний корпус, теплообмінну оболонку, штуцери введення, виведення теплоносія, краплевідбійник, штуцери введення та виведення продукту, штуцер виходу вторинної пари, вал ротора, на якому шарнірно закріплені лопаті у вигляді пластин, одна із площин яких є притискною, крайки якої контактують із внутрішньою поверхнею корпуса, за рахунок того, що поверхня притискних площин лопатей виконана із наявністю регулювального рельєфу. Поставлена задача вирішується також за рахунок того, що регулювальний рельєф лопатей виконаний у вигляді послідовно розташованих виступів на притискних площинах, при цьому виступи мають змінний кут відносно до осі ротора. Завдяки виконанню поверхні притискних площин лопатей із наявністю регулювального рельєфу досягається вплив на формування плівки на поверхні теплообміну, виключаючи можливість утворення "сухих" поверхневих зон, а також зростання товщини плівкового покриття в результаті зміни властивостей рідини (густини) у процесі випаровування. Виконання регулювального рельєфу лопатей у вигляді послідовно розташованих виступів на притискних площинах із змінним кутом виступів відносно до осі ротора дозволяє впливати на швидкість стікання рідкого продукту за рахунок ефекту "піднімання" виступами досягається збільшення часу контакту рідини із теплообмінною поверхнею у кожній зоні нагрівання, а також додаткове мікроперемішування продукту, що прискорює паровиділення із усієї товщі шару. Виконання послідовно розташованих виступів регулювального рельєфу лопатей із змінним кутом забезпечує врахування зміни властивостей рідкого продукту під час випарювання по висоті теплообмінної оболонки. На фіг. 1 зображена загальна схема роторно-плівкового апарата. На фіг. 2 наведена схема поперечного перерізу роторно-плівкового апарата. На фіг. 3 представлений вигляд лопаті із послідовно розташованими виступами регулювального рельєфу Роторно-плівковий апарат включає корпус 1, гріючу оболонку 2, штуцери введення 3 і виведення 4 теплоносія, краплевідбійник 5, штуцери введення 6 та виведення 7 продукту, штуцер виходу вторинної пари 8, вал ротора 9 з шарнірно закріпленими 1 UA 106607 U 5 10 15 20 25 30 35 на ньому лопатями із виступами 10 у верхній частині апарата та лопатями з виступами 11 у нижній частині апарата. Роторно-плівковий апарат працює наступним чином. Рідкий продукт на випарювання подається через штуцер введення 6 в корпус 1, де він під дією лопатей 10, шарнірно закріплених на вертикальному роторі 9, забезпечує рівномірне формування плівкової поверхні продукту відносно площі теплопередачі із можливістю регульованого впливу на швидкість стікання шару рідини. Поступово рухаючись рідина потрапляє на лопаті 11, які розподіляють її по стінці корпусу, за рахунок наявності регульованого рельєфу на лопаті, досягається вплив на формування плівки на поверхні теплообміну, виключаючи можливість утворення "сухих" поверхневих зон. Речовина нагрівається за рахунок підводу теплової енергії від теплоносія, який подається в оболонь 2. Готовий розчин виводиться з апарата через штуцер 7. Ковзаючі лопаті із наявністю регулювального рельєфу 10, що встановлені в верхній частині апарата, сприяють кращому розподілу рідини по поверхні апарата в місці входу речовини та забезпечують рівномірне формування плівкової поверхні продукту відносно площі теплопередачі. Лопаті з послідовно розташованими виступами на притискаючих площинах 11, що встановлені в нижній частині апарата, загальмовують шар рідини на час, що необхідний для доведення продукту до необхідної консистенції, а кут розташування виступів, разом із їх рельєфом виключає надмірне зростання товщини плівкового покриття в результаті зміни властивостей рідини у процесі випаровування, а також прилипання продукту до стінки при його згущенні. Новизною технічного рішення є виконання притискаючих площин лопатей із наявністю регулювального рельєфу у вигляді послідовно розташованих виступів на притискаючих площинах із змінним кутом відносно до осі ротора, що дозволяє впливати на параметри процесу теплообміну і течії речовини, враховуючи параметри зміни її характеристик в процесі упарювання. Запропоноване технічне рішення забезпечує отримання якісного продукту без суттєвих матеріальних втрат, при цьому можлива модернізація вже впроваджених випарних апаратів і, що важливо, пристрій може застосовуватись для широкої гами продукції, адже виведення на оптимальні експлуатаційні параметри можливий за рахунок визначення відповідної швидкості обертання. Джерела інформації: 1. Пленочная тепло- и массообменнаяаппаратура // Под ред. В.М. Олевского. -М.: Химия, 1988. 2. Пат. 0100561 США, B01D 1/24. VERTICAL WIPED THIN-FILM EVAPORATOR: Пат. ARTISAN INDUSTRIES INC., Waltham, MA (Us); заяв. 01.11.2010; опубл. 05.05.2011; - 19 c. 3. Пат. №94093 U Україна, МПК B01D 1/22. Роторно-плівковий випарний апарат /Н. М. Гнатюк, О.Г.Зубрій, № 201405768; заявл. 28.05.2014; опубл. 27.10.2014. Бюл. № 20. -4 с. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 1. Роторно-плівковий апарат, що включає вертикальний циліндричний корпус, теплообмінну оболонку, штуцери введення, виведення теплоносія, краплевідбійник, штуцери введення та виведення продукту, штуцер виходу вторинної пари, вал ротора, на якому шарнірно закріплені лопаті у вигляді пластин, одна із площин яких є притискною, крайки якої контактують із внутрішньою поверхнею корпуса, який відрізняється тим, що поверхня притискних площин лопатей виконана із наявністю регулювального рельєфу. 2. Роторно-плівковий апарат за п. 1, який відрізняється тим, що регулювальний рельєф лопатей виконаний у вигляді послідовно розташованих виступів на притискних площинах, при цьому виступи мають змінний кут відносно до осі ротора. 2 UA 106607 U 3 UA 106607 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4