RU2218970C2 - Film-type evaporator - Google Patents
Film-type evaporator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2218970C2 RU2218970C2 RU2002105428/15A RU2002105428A RU2218970C2 RU 2218970 C2 RU2218970 C2 RU 2218970C2 RU 2002105428/15 A RU2002105428/15 A RU 2002105428/15A RU 2002105428 A RU2002105428 A RU 2002105428A RU 2218970 C2 RU2218970 C2 RU 2218970C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- heat exchange
- evaporator
- length
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пленочным аппаратам, предназначенным для проведения процессов теплообмена в химической, нефтеперерабатывающей, газовой, пищевой, электротехнической, металлургической и других отраслях промышленности. The invention relates to film machines intended for carrying out heat transfer processes in the chemical, oil refining, gas, food, electrical, metallurgical and other industries.
Известен пленочный испаритель (а.с. СССР 1497819, кл. В 01 D 1/22, 1994 г. ), содержащий вертикальный цилиндрический корпус, верхнюю, нижнюю и промежуточную трубные доски, теплообменные гибкие трубы, проходящие с зазором через отверстия в промежуточной трубной доске, распределители жидкости, установленные в зазоре, штуцеры ввода и вывода раствора, греющего, вторичного пара и конденсата, пленкообразователи, выполненные в виде радиальных ребер, на боковой поверхности которых выполнены скосы, сходящиеся на их нижних концах, а ребра выполнены на внутренней поверхности отверстий в промежуточной трубной доске. Known film evaporator (AS USSR 1497819, class B 01
Недостатком данного выпарного аппарата являются ограниченные технологические возможности, т.к. на применяемых гибких полимерных теплообменных трубах нельзя получить равномерное орошение по всему сечению аппарата из-за их непрямолинейности по всей длине, а также невозможность наложения механических ультразвуковых колебаний на теплообменные трубы в автоколебательном режиме. The disadvantage of this evaporator is the limited technological capabilities, because it is impossible to obtain uniform irrigation over the entire cross section of the apparatus on the flexible polymer heat exchange tubes used because of their indirectness along the entire length, as well as the impossibility of applying mechanical ultrasonic vibrations to the heat transfer tubes in self-oscillating mode.
Наиболее близким техническим решением к описываемому является пленочный испаритель (полезная модель 10107, М. кл. В 01 D 1/22, 1999 г. - выбрана за прототип), содержащий цилиндрический корпус, торцевые крышки, верхнюю и нижнюю трубные доски, теплообменные трубы, пленкообразователи, установленные с зазором внутри верхних концов теплообменных труб, штуцеры ввода обрабатываемой жидкости, греющего, вторичного пара и конденсата, трубопровода в виде змеевика, размещенный нижней части корпуса, один конец которого соединен со штуцером ввода обрабатываемой жидкости, а другой, прямолинейный участок, закреплен между трубными досками, и ввод обрабатываемой жидкости осуществляется в нижней крышке испарителя. The closest technical solution to the described is a film evaporator (utility model 10107, M. class B 01
Недостатком данного технического решения являются ограниченные технологические возможности, низкая эффективность и качество обрабатываемых жидкостей с различными вязкостями. The disadvantage of this technical solution is the limited technological capabilities, low efficiency and quality of the processed fluids with different viscosities.
Технический эффект - расширение технологических возможностей, повышение эффективности и качества обрабатываемых жидкостей с различными вязкостями за счет наложения ультразвуковых колебаний на прямолинейный участок трубопровода, теплообменные трубы и пленкообразователи в автоколебательном режиме. The technical effect is the expansion of technological capabilities, increasing the efficiency and quality of the processed fluids with various viscosities due to the application of ultrasonic vibrations to the straight section of the pipeline, heat transfer pipes and film formers in self-oscillating mode.
Указанный технический эффект достигается тем, что в пленочном испарителе, содержащем вертикальный цилиндрический корпус, торцевые крышки, верхнюю и нижнюю трубные доски, теплообменные трубы, пленкообразователи, установленные с зазором внутри верхних концов теплообменных труб, штуцеры ввода и вывода обрабатываемой жидкости, греющего, вторичного пара и конденсата, трубопровод в виде змеевика, размещенный в нижней части корпуса, один конец которого соединен со штуцером ввода обрабатываемой жидкости, а другой, прямолинейный участок, закреплен между трубными досками, а штуцер ввода обрабатываемой жидкости установлен в нижней торцевой крышке испарителя, согласно изобретению устройство дополнительно содержит ультразвуковой преобразователь, размещенный в нижней центральной части корпуса и имеющий центральное отверстие под трубопровод, при этом прямолинейный участок трубопровода выполнен длиной L2, равной (n+1)•λ, где n=0, 1, 2, 3...; λ - длина ультразвуковой волны, и жестко установлен в активную излучающую накладку ультразвукового преобразователя соосно с ним с общей длиной L1, равной (m+1)•λ, где m= 1, 2, 3. . . , причем в максимальных зонах пучности прямолинейного участка трубопровода он жестко соединен трубными решетками с теплообменными трубами длиной L3, равной (n+3/4)•λ, оси которых параллельны центральной оси, причем верхняя и нижняя трубные доски лежат в минимальных зонах пучности, кроме того, устройство содержит дополнительные штуцеры входа и выхода греющего пара, установленные в верхней части верхней торцевой крышки.The specified technical effect is achieved by the fact that in a film evaporator containing a vertical cylindrical body, end caps, upper and lower tube boards, heat transfer tubes, film formers installed with a gap inside the upper ends of the heat transfer tubes, fittings for the input and output of the processed liquid, heating, secondary steam and condensate, a pipe in the form of a coil located in the lower part of the housing, one end of which is connected to the inlet of the processed fluid, and the other, a straight section, closes captured between the tube plates, and the nozzle for the input of the processed fluid is installed in the lower end cap of the evaporator, according to the invention, the device further comprises an ultrasonic transducer located in the lower central part of the housing and having a central hole for the pipeline, while the straight section of the pipeline is made with a length L 2 equal to ( n + 1) • λ, where n = 0, 1, 2, 3 ...; λ is the ultrasonic wavelength, and is rigidly installed in the active emitting pad of the ultrasonic transducer coaxially with it with a total length L 1 equal to (m + 1) • λ, where m = 1, 2, 3.. . moreover, in the maximum antinode zones of the rectilinear section of the pipeline, it is rigidly connected by tube sheets to heat exchange tubes of length L 3 equal to (n + 3/4) • λ, the axes of which are parallel to the central axis, with the upper and lower tube boards lying in the minimum antinode zones, in addition, the device contains additional fittings for the input and output of heating steam installed in the upper part of the upper end cover.
Технический эффект достигается также и в случае, когда пленкообразователи жестко соединены, например втулками, с теплообменными трубами в верхней части корпуса в торцевой крышке над трубной доской в зоне минимальной пучности при длине пленкообразователя, равной k•λ, где k=1, 2, 3...; λ - длина ультразвуковой волны. The technical effect is also achieved when the film formers are rigidly connected, for example by bushings, to heat transfer tubes in the upper part of the housing in the end cap above the tube plate in the zone of minimum antinode with the length of the film former equal to k • λ, where k = 1, 2, 3 ...; λ is the ultrasonic wavelength.
Введение в устройство ультразвукового преобразователя, связанного с прямолинейным участком трубопровода, теплообменными трубами и пленкообразователями, для возникновения колебательного процесса повышает эффективность испарителя: снижается внешнее трение, возникает кавитационный процесс в жидкости с различными вязкостями, повышается качество обработки жидкости. The introduction into the device of an ultrasonic transducer connected with a straight section of the pipeline, heat transfer tubes and film formers, for the occurrence of an oscillatory process, increases the efficiency of the evaporator: external friction is reduced, cavitation occurs in a fluid with different viscosities, and the quality of the fluid is improved.
Наличие жесткого соединения пленкообразователей с теплообменными трубами создает дополнительную колебательную систему. The presence of a rigid connection of film former with heat transfer tubes creates an additional oscillatory system.
На фиг.1 представлен общий вид пленочного испарителя, на фиг.2 - один из вариантов конструкции ультразвукового электромеханического преобразователя, на фиг. 3 - конструкция втулки, выполненной в виде "грибка", на фиг.4 - вид сверху фиг.3, на фиг.5 - конструкция пленкообразователя, на фиг.6 - сечение А-А фиг.5. Figure 1 presents a General view of the film evaporator, figure 2 is one of the design options of the ultrasonic electromechanical transducer, in fig. 3 - the design of the sleeve, made in the form of a "fungus", figure 4 is a top view of figure 3, figure 5 is the construction of the film former, figure 6 is a section aa of figure 5.
Испаритель состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, верхней, например, составной 2 и нижней 3 торцевых крышек, верхней 4 и нижней 5 трубных досок, теплообменных труб 6, пленкообразователей 7 с радиальными ребрами, установленных с зазором внутри верхних концов теплообменных труб 6, штуцеров ввода 8 и вывода 9 обрабатываемой жидкости, штуцеров входа 10 и выхода 11 греющего пара, штуцера выхода вторичного пара 12, штуцера выхода конденсата 13, дополнительных штуцеров входа 14 и выхода 15 греющего пара, верхней, например, составной 2 торцевой крышки, трубопровода в виде змеевика 16, размещенного в нижней части корпуса 1 и утепленного теплоизоляционным материалом 17. Один конец змеевика соединен со штуцером ввода обрабатываемой жидкости 8, а другой - прямолинейный участок 18 - жестко закреплен между трубными досками 4 и 5. Ввод обрабатываемой жидкости осуществляется в нижней 3 крышке испарителя, где прямолинейный участок 18 жестко установлен в активную излучающую накладку 19 ультразвукового преобразователя 20, имеющего центральное отверстие 21 под трубопровод 18 общей длиной (m+1)•λ, где m=1, 2, 3. . .; λ - длина ультразвуковой волны, причем в максимальных зонах пучности прямолинейный участок трубопровода 18, выполненный длиной (n+1)•λ, где n= 0, 1, 2, 3...; λ - длина ультразвуковой волны, жестко соединен трубными решетками 22, имеющими отверстия 23 с теплообменными трубами длиной, равной (n+3/4)•λ, причем верхняя 4 и нижняя 5 трубные доски жестко закреплены в минимальных зонах пучности в корпусе 1. The evaporator consists of a vertical
Пленкообразователи 7 с радиальными ребрами могут быть жестко соединены, например, втулками 24 с теплообменными трубами 6 в верхней части корпуса 1 и торцевой верхней составной крышки 2 над трубной доской 4 в зоне минимальной пучности при длине пленкообразователей 7 (k•λ), где k=1,2,3...; λ - длина ультразвуковой волны. The film former 7 with radial ribs can be rigidly connected, for example, by
На верхнем торце прямолинейного участка 18 жестко закреплена втулка 25 в виде "грибка" с направляющими пазами 26 для подачи обрабатываемой жидкости во все стороны. At the upper end of the
Ультразвуковой электромеханический преобразователь 20 (см. фиг.2) состоит из пьезоэлементов 27, токоподводящих шайб 28 и 29, токоизолирующих шайб 30 и 31, которые размещены между активной излучающей накладкой 19 волновой длины и пассивной накладкой 32, которая составляет с пъезоэлементами 27 полуволновую систему, жестко стянутые между собой втулками 33 и 34. Активная излучающая накладка 19 и пассивная накладка 32 имеют центральное сквозное отверстие 21 под трубопровод 18, соединенный резьбовым соединением 35, и под нижний прямолинейный участок трубопровода 36, размещенный внутри преобразователя 20 и жестко соединенным с трубопроводом змеевика 16, а также с помощью резьбового соединения 35 с частью активной накладки 19 и с помощью резьбового соединения 37 и закрепленной контргайкой 38 с прокладкой 39 в узловой плоскости пассивной накладки 32 в минимальной зоне пучности колебаний. Кроме того, между пленкообразователем 7 и теплообменной трубой 6 образуется зазор 40 для прохождения обрабатываемой жидкости в виде тонкой пленки по внутренним стенкам теплообменной трубы 6. Ultrasonic electromechanical transducer 20 (see figure 2) consists of
Пленочный испаритель работает следующим образом. В исходном положении через штуцер 10 в корпусе 1 подается теплоноситель (пар), который частично конденсируется на наружных поверхностях теплообменных труб 6, отдавая им тепло, а конденсат отводится через штуцер 13. Обрабатываемая жидкость подается в испаритель через штуцер 8 и далее по трубопроводу 16, погруженному в обработанную жидкость и подогреваемым ею, поступает по прямолинейным участкам 36 и 18 в камеру, образованную верхней составной крышкой 2 и верхней трубной доской 4, образует на этой доске слой, гидравлическое давление которого обеспечивает равномерное поступление жидкости по каждой теплообменной трубе 6. Film evaporator operates as follows. In the initial position, through the nozzle 10 in the
При подаче жидкости по прямолинейному участку трубопровода 18 через токоподводящие шайбы 28 и 29 на пьезоэлементы 27 от ультразвукового генератора (на чертеже не показан) подается переменное напряжение. Ультразвуковой преобразователь 20 возбуждается, и в нем создается стоячая волна. Ультразвуковой преобразователь 20 работает как полуволновая колебательная система на частоте f=22 и 44 КГц с амплитудой колебаний А до 20 мкм. Объединение пассивной накладки 32 и пьезоэлементов 27 в полуволновую систему позволяет вывести источник колебаний из зоны максимальных внутренних напряжений, облегчает условия работы, снижает нагрев и повышает эффективность. Наличие узловых плоскостей позволяет удобно для обслуживания испарителя крепить ультразвуковой преобразователь 20. When fluid is supplied along a straight section of the
При подаче жидкости по прямолинейному участку трубопровода 18 в зонах ее пучности колебаний и на торцевой поверхности втулки 25 возникают продольные колебания. Обрабатываемая жидкость подвергается кавитационному воздействию и разрывы ее образуются там, где происходит местное понижение давления. В реальной обрабатываемой жидкости в зависимости от температуры, газосодержания, гидростатического давления и других факторов разрыв происходит в интервале давлений от десятых долей до нескольких сотен атмосфер и, следовательно, порог кавитации - минимальное значение акустического давления, необходимое для образования кавитационных полостей. Так как прямолинейный участок трубопровода 18 жестко соединен трубными решетками 22, имеющими отверстия 23, с теплообменными трубами 6 той же длины в максимальных зонах пучности, то в теплообменных трубах 6 возникают колебания той же частоты в автоколебательном режиме с амплитудой до 15 мкм. За счет гидравлического и ультразвукового давления обрабатываемая жидкость с пазов 26 втулки 25 равномерно поступает к каждой теплообменной трубе 6. Проходя через кольцевой зазор 40 между пленкообразователями 7 с его радиальными ребрами и теплообменной трубой 6, жидкость образует на внутренней их поверхности сплошную, стекающую вниз пленку, в зонах максимальной пучности которой возникают пузырьки кавитации, интенсифицирующие процесс ее обработки. По мере движения пленки вниз по поверхности труб 6 происходит выпаривание обрабатываемой жидкости. When fluid is supplied along a straight section of the
В случае, когда пленкообразователи 7 жестко соединены втулками 24 с теплообменными трубами 6, в пленкообразователе возникают колебания той же частоты в автоколебательном режиме, которые интенсифицируют (засасывают обрабатываемую жидкость) процесс прохождения через зазор 40 обрабатываемой, в том числе и вязкой жидкости, осуществляют ее ультразвуковую обработку. In the case when the film-forming
Вторичный пар удаляется через штуцер 12, а упаренная жидкость стекает с нижних концов трубок 6 и поступает в нижнюю камеру, образованную крышкой 3 и трубной доской 5, откуда выводится через штуцер 9. Secondary steam is removed through the nozzle 12, and one stripped off liquid flows from the lower ends of the
Преимущество изобретения заключается в том, что в отличие от известных технических решений жидкость подвергается воздействию механических ультразвуковых колебаний, в т.ч. кавитационному и тепловому воздействию от работы ультразвукового преобразователя на частоте f=22 и 44 КГц с амплитудой до 20 мкм, что позволяет интенсифицировать процесс испарения, следовательно, поднять эффективность и расширить технологические возможности испарителя. The advantage of the invention lies in the fact that, in contrast to the known technical solutions, the liquid is exposed to mechanical ultrasonic vibrations, including cavitation and thermal effects from the operation of the ultrasonic transducer at a frequency of f = 22 and 44 KHz with an amplitude of up to 20 μm, which makes it possible to intensify the evaporation process, therefore, increase the efficiency and expand the technological capabilities of the evaporator.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105428/15A RU2218970C2 (en) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | Film-type evaporator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002105428/15A RU2218970C2 (en) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | Film-type evaporator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002105428A RU2002105428A (en) | 2003-09-10 |
| RU2218970C2 true RU2218970C2 (en) | 2003-12-20 |
Family
ID=32066079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002105428/15A RU2218970C2 (en) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | Film-type evaporator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2218970C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2257246C1 (en) * | 2004-04-19 | 2005-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский технологический институт "НИТИ-ТЕСАР" (ОАО "НИТИ-ТЕСАР") | Film-type evaporator |
| RU2257932C1 (en) * | 2004-01-21 | 2005-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский технологический институт "НИТИ-ТЕСАР" (ОАО "НИТИ-ТЕСАР") | Film-type evaporator |
| RU2266151C1 (en) * | 2004-11-22 | 2005-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский технологический институт "НИТИ-ТЕСАР" (ОАО "НИТИ-ТЕСАР") | Film evaporator |
| RU2501590C2 (en) * | 2012-02-03 | 2013-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭфЭнергия" | Evaporator |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4810327A (en) * | 1984-04-24 | 1989-03-07 | Ahlstromforetagen Svenska Ab | Falling film evaporator of the vertical-tube type |
| SU1553164A1 (en) * | 1988-06-23 | 1990-03-30 | Предприятие П/Я А-3732 | Film condenser |
| SU1497819A1 (en) * | 1987-01-28 | 1994-12-15 | Ю.В. Картовский | Evaporating apparatus |
| RU10107U1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-06-16 | Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский технологический институт" (АО "НИТИ - Тесар") | FILM EVAPORATOR |
| RU2135036C1 (en) * | 1998-07-21 | 1999-08-27 | Кубанский государственный технологический университет | Liquid product condensing apparatus |
-
2002
- 2002-02-28 RU RU2002105428/15A patent/RU2218970C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4810327A (en) * | 1984-04-24 | 1989-03-07 | Ahlstromforetagen Svenska Ab | Falling film evaporator of the vertical-tube type |
| SU1497819A1 (en) * | 1987-01-28 | 1994-12-15 | Ю.В. Картовский | Evaporating apparatus |
| SU1553164A1 (en) * | 1988-06-23 | 1990-03-30 | Предприятие П/Я А-3732 | Film condenser |
| RU10107U1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-06-16 | Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский технологический институт" (АО "НИТИ - Тесар") | FILM EVAPORATOR |
| RU2135036C1 (en) * | 1998-07-21 | 1999-08-27 | Кубанский государственный технологический университет | Liquid product condensing apparatus |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2257932C1 (en) * | 2004-01-21 | 2005-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский технологический институт "НИТИ-ТЕСАР" (ОАО "НИТИ-ТЕСАР") | Film-type evaporator |
| RU2257246C1 (en) * | 2004-04-19 | 2005-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский технологический институт "НИТИ-ТЕСАР" (ОАО "НИТИ-ТЕСАР") | Film-type evaporator |
| RU2266151C1 (en) * | 2004-11-22 | 2005-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский технологический институт "НИТИ-ТЕСАР" (ОАО "НИТИ-ТЕСАР") | Film evaporator |
| RU2501590C2 (en) * | 2012-02-03 | 2013-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭфЭнергия" | Evaporator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9011698B2 (en) | Method and devices for sonicating liquids with low-frequency high energy ultrasound | |
| CN100535570C (en) | Pipe type heat exchanger with heat exchange shell intensified by ultrasonic wave | |
| KR20150127696A (en) | Ultrasonically cleaning vessels and pipes | |
| CN102620586B (en) | A pulsating heat pipe heat transfer system with electronically controlled piezoelectric ceramic blocks | |
| RU2218970C2 (en) | Film-type evaporator | |
| WO2009006360A2 (en) | High capacity ultrasonic reactor system | |
| CN106767067B (en) | Double ultrasonic wave heat-pipe radiating apparatus | |
| RU2218971C1 (en) | Film-type evaporator | |
| RU2257932C1 (en) | Film-type evaporator | |
| RU10107U1 (en) | FILM EVAPORATOR | |
| RU44540U1 (en) | ULTRASONIC LIQUID TREATMENT PLANT | |
| RU2056920C1 (en) | Spray-type mixer | |
| RU177038U1 (en) | DEVICE OF ULTRASONIC PROTECTION OF WATER-WATER AND WATER-OIL HEAT EXCHANGERS FROM FORMATION ON HEAT EXCHANGE SURFACES OF SOLID DEPOSITS | |
| RU2266151C1 (en) | Film evaporator | |
| RU2002105428A (en) | Film evaporator | |
| RU2727403C1 (en) | Apparatus with heat exchange jacket | |
| US3056590A (en) | Oscillator | |
| RU2272670C1 (en) | Ultrasonic chemical reactor | |
| RU2233692C1 (en) | Film evaporator | |
| RU2278718C1 (en) | Method of degassing water and degasifier | |
| SU1039544A1 (en) | Cavitation ultrasonic disperser | |
| SU1431799A1 (en) | Apparatus for degassing liquid | |
| CN216605539U (en) | Anticorrosion Ultrasonic Processor | |
| RU2031606C1 (en) | Device for pasteurization or sterilization of fluid media | |
| CN209631726U (en) | It is a kind of can indirect heating hot media fuel tank |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050301 |