ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ПОДОГРЕВА И ВЫПАРИВАНИЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ
HEAT-AND-MASS EXCHANGE APPARATUS FOR LIQUID PRODUCTS REHEATING AND EVAPORATION

Изобретение относится к пищевой и перерабатывающей отраслям промышленности и может быть использовано в крахмалопаточном и комбикормовом производстве.
Известен тепломассообменный аппарат для подогрева и выпаривания растворов отходящими газами теплоэнергетических установок, включающий рекуперативные теплообменники и камеру выпаривания раствора, или аппарат с непосредственным контактом газа и жидкости, каплеуловитель и устройства для раздачи продукта (Промышленные тепломассообменные процессы и установки: Учебник для ВУЗов. / А.М.Бакластов, В.А.Горбенко, О.Л.Данилов и др./ Под ред. А.М.Бакластова. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - С.114-115).
Недостатком известного тепломассорбменного аппарата является трудность осуществления и регулирования процесса подогрева с целью максимально возможного низкотемпературного выпаривания раствора, или жидкого продукта, если количество и температура продукта и отходящих газов при этом могут значительно изменяться в зависимости от изменения параметров технологического процесса.
Технический результат изобретения заключается в повышении коэффициента использования энергии за счет уменьшения потерь тепла с отработанными газами промышленных установок и снижении расхода тепловой энергии при осуществлении теплотехнологических процессов вследствие подогрева и увеличения концентрации жидкого продукта.
Технический результат достигается тем, что предложенный комбинированный тепломассобменный аппарат для подогрева и выпаривания жидких продуктов отработанными газами теплотехнологической установки содержит рекуперативные теплообменники и контактный аппарат, каплеуловитель и раздаточную систему труб, при этом последний по ходу движения продукта обогреваемый отходящими газами теплообменник снабжен орошающим устройством и расположен в корпусе тепломассообменного аппарата над контактным аппаратом, вывод из этого теплообменника продукта, подогретого до температуры выше точки росы, подключен параллельно к орошающему устройству и вводу в контактный аппарат, а первый по ходу движения продукта теплообменник расположен за каплеуловителем в патрубке уходящих газов и снабжен штуцером для раздельного от продукта удаления конденсата выпара.
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен тепломассобменный аппарат в продольном разрезе.
Корпус тепломассообменного аппарата 1 прямоугольного или круглого сечения содержит перфорированные или сплошные наклонные полки смесительного теплообменника (контактного аппарата) 2 и рекуперативный теплообменник II ступени 3 с трубчатой поверхностью нагрева жидкого продукта. Через патрубок 4 в вентилятор 5 поступают газы, отходящие из теплотехнологической установки. В перфорированную кольцевую трубу 6 и в раздаточную систему труб насосом 7 подается жидкий продукт. Рекуперативный теплообменник I ступени 8 расположен в патрубке уходящего газа 9. Патрубок 10 служит для отвода конденсата выпара, а каплеуловитель 11 и патрубок 12 - для сбора и вывода упаренного продукта.
Тепломассобменный аппарат работает следующим образом. Отходящие газы промышленной теплотехнологической установки с высокой температурой и низким влагосодержанием вентилятором 5 подаются в тепломассообменник 1 и проходят через поверхностный 3 и смесительный 2 теплообменники. Увлажненные уходящие газы через каплеуловитель 11, представляющий собой в простейшем случае ряды сеток, поверхностный теплообменник 8 и патрубок 9, удаляются в атмосферу. Жидкий продукт, температура которого ниже температуры мокрого термометра (равной 45-70°С при температуре отходящих газов 120-300°С) насосом 7 подается в теплообменник I ступени нагрева 8 и далее поступает в теплообменник II ступени 3, откуда часть продукта, нагретого до температуры выше точки росы (для водных растворов 55-60°С и выше), направляется в распределительную кольцевую трубу 6, из рядов отверстий которой диаметром 3-5 мм отходящие газы диспергируют продукт на орошение теплообменника 3, а часть продукта вводится на верхнюю полку аппарата 2 с непосредственным контактом газов и жидкости. При турбулентном движении газожидкостной среды и интенсивном испарении продукта происходит понижение температуры газов и увеличение их влагосодержания до значения, близкого к насыщению при этой температуре. Орошение теплообменника 3 позволяет в сотни раз увеличить лимитирующий коэффициент теплоотдачи от газов к его поверхности нагрева и предотвратить осаждение частиц сухого продукта, уносимого отходящими газами из промышленной установки, а также резко снизить температуру процесса, что особенно важно при выпаривании термолабильного продукта. Если исходный продукт имеет температуру выше точки росы, его насосом 7 направляют непосредственно в теплообменник 3, минуя теплообменник 8, или сразу в распределительную трубу 6. Тогда поверхность нагрева теплообменника 3 становится полезной насадкой, увеличивающей поверхность контакта между газами и жидкостью. Низкая температура исходного продукта дает возможность при глубоком охлаждении уходящих газов ниже точки росы в теплообменнике I ступени 8 использовать скрытую теплоту парообразования уносимых с газами водяных паров. Коэффициент теплоотдачи к поверхности нагрева при этом может быть еще выше, что значительно снижает требуемые размеры теплообменника. Конденсат выпара через патрубок 10 удаляется отдельно от упаренного продукта. При небольшом количестве жидкого продукта его с помощью насоса 7 можно неоднократно пропускать через тепломассообменник 1. Сравнительно невысокие температуры процесса снижают возможность накипеобразования в поверхностях нагрева, а пылеунос возвращается в производство вместе с упаренным продуктом. Задачей процесса выпаривания является достижение относительной влажности уходящих газов, близкой к 100% и, соответственно этому, максимально возможной концентрации сгущенного продукта.