СТУПЕНЬ ИСПАРИТЕЛЯ МГНОВЕННОГО ВСКИПАНИЯ

Полезная модель относится к области теплотехники, предназначена для подготовки подпиточной воды теплосетей, котельных, систем горячего водоснабжения и может быть использована в нефтехимической, фармацевтической, электронной и некоторых отраслях пищевой промышленности.
Термическое обессоливание воды - один из альтернативных способов получения воды высокого качества без химических реагентов, которые сегодня весьма недешевы.
Получение дистиллята путем выпаривания экономически эффективно и сопровождается минимально вредным воздействием на экологию по сравнению с самыми современными технологиями химического обессоливания или обратного осмоса.
Известны ступени испарителей мгновенного вскипания, в которых сепарация пара осуществляется на жалюзийных сепараторах или сетчатых каплеуловителях (см. Таубман Е.И. и др. Термическое обезвреживание минерализованных промышленных сточных вод. - Л.: Химия, 1975 г., с.47-60).
Однако опыт эксплуатации таких испарителей подтверждает невозможность получения дистиллята высокого качества в связи с тем, что пар, поступающий на жалюзийный сепаратор или сетчатый каплеуловитель, содержит большое количество капель воды, то есть имеет высокую влажность, и, следовательно, большое количество примесей, а отвод сепарированной воды недостаточен.
Известна также ступень испарителя мгновенного вскипания, содержащая корпус, разделительную перегородку, герметично закрепленную в корпусе с образованием испарительной и конденсационной камер, установленный в перегородке сепаратор, который пропускает пар и отделяет влагу, при этом корпус снабжен патрубками подвода и отвода испаряемой воды и патрубком отвода конденсата (см. авторское свидетельство СССР №1733032, МПК B 01 D 3/06, приоритет от 25.12.1989 г., опубликованное 15.05.1992 г., б. №18, 1992 г., «Ступень испарителя мгновенного вскипания»).
Недостаток известного устройства заключается в том, что разбрызгиваемые капли воды беспрепятственно попадают на сепаратор, снижая эффективность его работы и качество дистиллята.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является ступень испарителя мгновенного вскипания, содержащая корпус, разделительную стенку, разделяющую ступень испарителя на камеры конденсации и расширения, вертикальный жалюзийный сепаратор, закрепленный в разделительной стенке, патрубки для подвода и отвода испаряемой воды, патрубок для отвода дистиллята, вертикальную перегородку,
расположенную вдоль разделительной стенки, образующую две полости, сообщающиеся между собой по пару в нижней части камеры, причем полость, образованная вертикальной перегородкой и корпусом ступени в верхней части снабжена каналами для подвода перегретой воды (см. свидетельство на полезную модель РФ №31337, МПК B 01 D 3/06, приоритет от 31.03.2003 г., опубликованное 10.08.2003, «Ступень испарителя мгновенного вскипания»).
В известной ступени испарителя мгновенного вскипания вертикальная перегородка, разделяющая камеру на две полости, защищает сепаратор от попадания воды при ее разбрызгивании, вода стекает по вертикальной перегородке на дно камеры расширения, а пар устремляется к сепаратору, огибая вертикальную перегородку в нижней части камеры.
Однако при больших скоростях пара, возникающих при прохождении пара между вертикальной перегородкой и разделительной стенкой, происходит захват воды паром и ее занос в сепаратор, что затрудняет его работу и снижает его производительность и качество дистиллята.
Кроме того, подвод пара к сепаратору исключительно через нижнюю часть камеры создает неравномерную загрузку сепаратора по высоте, что также снижает его производительность.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в улучшении качества дистиллята за счет уменьшения влажности пара и повышении производительности сепаратора.
Технический результат достигается тем, что в заявляемой ступени испарителя мгновенного вскипания, содержащей корпус, разделительную стенку, разделяющую ступень испарителя на камеры конденсации и расширения, вертикальный жалюзийный сепаратор, закрепленный в разделительной стенке, патрубки для подвода и отвода испаряемой воды, патрубки для отвода дистиллята, вертикальную перегородку, расположенную вдоль разделительной стенки и образующую две полости, сообщающиеся между собой по пару в нижней части камеры расширения, причем полость, образованная вертикальной перегородкой и корпусом ступени, в верхней части снабжена, по крайней мере, одним каналом для подвода перегретой воды, согласно полезной модели, канал для подвода перегретой воды снабжен водораспределительным насадком, а в вертикальной перегородке в ее верхней части выполнено отверстие для прохода пара, высота которого не превышает длины водораспределительного насадка и составляет 0,05-0,5 от ширины полости, образованной вертикальной перегородкой и разделительной стенкой, при этом на вертикальной перегородке выполнен козырек, обращенный в сторону водораспределительного насадка.
Выполнение отверстия в верхней части вертикальной перегородки позволяет обеспечить подачу пара к сепаратору, как через верхнюю часть, так и через нижнюю часть камеры, то есть, достигается двухсторонний подвод пара к сепаратору, позволяющий уменьшить скорость потока пара и тем самым исключить захват воды и ее заброс в сепаратор, что способствует уменьшению влажности пара, и, следовательно, повышению качества дистиллята.
Кроме того, двухсторонний подвод пара позволяет уменьшить аэродинамическую неравномерность потока пара в сепараторе, а именно - выровнять распределение скоростей потока по высоте сепаратора, а также уменьшить гидравлическое сопротивление в сепараторе, что повышает производительность сепаратора и в конечном итоге - всей ступени испарителя.
При этом высота отверстия в верхней части вертикальной перегородки, не превышающая длины водораспределительного насадка, исключает возможность попадания перегретой воды в сепаратор, в том числе и в случаях больших перепадов температур на ступень испарителя, т.е. при большом перегреве воды, или провальном режиме работы, когда испарение воды происходит в камере расширения.
Соотношение высоты отверстия в верхней части вертикальной перегородки к ширине полости, образованной вертикальной перегородкой и разделительной стенкой, находящееся в диапазоне 0,05-0,5, обеспечивает равномерную подачу пара на сепаратор, что исключает захват воды в нижней части камеры и способствует повышению производительности сепаратора.
При соотношении, меньшем 0,05, не обеспечивается равномерная подача пара на сепаратор, а незначительное изменение скорости потока пара в нижней части камеры не приводит к исключению захвата воды.
При соотношении, большем 0,5, поток пара в верхней части камеры становится доминирующим, делая невозможной равномерную подачу пара на сепаратор и резко увеличивая влажность пара, поступающего на сепаратор.
Козырек на вертикальной перегородке, обращенный в сторону водораспределительного насадка, обеспечивает защиту сепаратора от заброса капель воды через отверстие в верхней части вертикальной перегородки.
Наличие в заявляемом техническом решении совокупности отличительных признаков, не известных из уровня техники, позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.
На фигуре изображена ступень испарителя мгновенного вскипания в разрезе.
Ступень испарителя мгновенного вскипания состоит из корпуса 1, разделительной стенки 2, камеры конденсации 3 с теплообменными трубками 4, камеры расширения 5, вертикального жалюзийного сепаратора 6, закрепленного в разделительной стенке 2, трубы 7 отвода сепарированной воды, расположенной вдоль разделительной стенки 2 вертикальной перегородки 8 с отверстием А в ее верхней части для прохода пара, и образующей две полости 9 и 10, сообщающиеся между собой по пару в нижней и верхней частях камеры расширения 5.
Полость 10, образованная вертикальной перегородкой 8 и корпусом 1 ступени, в верхней части снабжена, по крайней мере, одним каналом 11 для подвода перегретой воды, причем, канал 11 для подвода перегретой воды снабжен водораспределительным насадком 12.
Высота отверстия А для прохода пара в вертикальной перегородке 8 составляет в данном варианте выполнения 0,24 ширины полости 9 и не превышает длины водораспределительного насадка 12.
На вертикальной перегородке 8 выполнен козырек 13, обращенный в сторону водораспределительного насадка 12. Подвод испаряемой воды осуществляется через патрубок 14 и водораспределительную камеру 15. Отвод воды из камеры расширения 5 происходит через патрубок 16. Отвод дистиллята осуществляется через патрубок 17.
Ступень испарителя мгновенного вскипания работает следующим образом.
Перегретая вода через патрубок 14, водораспределительную камеру 15 и канал 11 через водораспределительный насадок 12 поступает в камеру расширения 5, где происходит ее разбрызгивание и вскипание, при котором часть воды преобразуется в пар.
При разбрызгивании часть воды попадает на вертикальную перегородку 8 и козырек 13 и, стекая с них, уходит через патрубок 16.
Образовавшийся пар и увлекаемые им капли воды через верхнее отверстие А вертикальной перегородки 8 и нижнюю часть камеры расширения 5 поступают к сепаратору 6, где часть капель осаждается и выводится через трубу 7 на дно камеры расширения 5 и далее - через патрубок 16.
Очищенный в сепараторе 6 от капель воды пар поступает в камеру конденсации 3, где, проходя межтрубное пространство, конденсируется на теплообменных трубках 4 и стекает на дно камеры конденсации 3.
Чистый дистиллят со дна камеры конденсации 3 через патрубок 17 отводится потребителю или поступает на следующую ступень испарителя мгновенного вскипания.
Использование заявляемой ступени испарителя мгновенного вскипания по сравнению с известными техническими решениями позволяет исключить захват воды и ее заброс в сепаратор за счет двустороннего подвода пара к нему, что способствует уменьшению влажности подаваемого на сепаратор пара и созданию равномерной нагрузки на сепаратор, а также увеличивает производительность ступени испарителя мгновенного вскипания и улучшает качество получаемого дистиллята.