ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА С ПАРОГАЗОСТРУЙНЫМ НАСОСОМ

Полезная модель относится к технике концентрирования растворов выпариванием и может быть использована в пищевой, микробиологической, химической, химикофармацевтической и других отраслях промышленности.
Известна многокорпусная выпарная установка, содержащая подогреватель исходного раствора, выпарные аппараты, барометрический конденсатор, ловушку и вакуумный насос (см. книгу А.Г.Касаткина «Основные процессы и аппараты химической технологии.» М., Химия, 1971 г., стр.373, рис.1Х-2).
Недостатками указанной выпарной установки являются большие энергозатраты, обусловленные большим расходом воды на конденсацию пара в барометрическом конденсаторе и откачкой газа из последнего по ходу движения упариваемого раствора выпарного аппарата вакуум-насосом, и сложность конструкции из-за наличия барометрического конденсатора и вакуум-насоса.
Прототипом является выпарная установка с пароструйным тепловым насосом (см. книгу А.Н.Плановского, В.М.Рамма, С.З.Кагана «Процессы и аппараты химической технологии», М., Химия, 1967 г., стр.502, рис.13-16), содержащая соединенные трубопроводами два выпарных аппарата с патрубками и пароструйный тепловой насос.
Недостатками данной выпарной установки являются низкая интенсивность процесса испарения растворителя во втором по ходу движения упаривоемого раствора выпарном аппарате из-за повышенного давления в этом аппарате и низкое качество упаренного раствора вследствие большого содержания в нем растворителя.
Задачей предлагаемой полезной модели является интенсификация процесса выпаривания и повышение качества упаренного раствора.
Поставленная задача достигается тем, что выпарная установка с парогазоструйным насосом, содержащая соединенные трубопроводами два выпарных аппарата с патрубками и пароструйный тепловой насос, снабжена парогазоструйным насосом, состоящим из поршневого акустического резонатора, выполненного в виде П-образной трубы с поршнем в ее средней части, и горизонтально установленной цилиндрической камеры с патрубком входа парогазовой смеси, соединенным с патрубком выхода парогазовой смеси второго по ходу движения упариваемого раствора выпарного аппарата, причем на одной плоской стенке цилиндрической камеры выполнены два отверстия, в которые вмонтированы сведенные друг к другу концы П-образной трубы, а на другой плоской стенке этой камеры выполнены соосно расположенные концам П-образной трубы два отверстия, в которые вмонтированы патрубки выброса парогазовой смеси.
Новое и то, что выходные концы патрубков выброса парогазовой смеси выполнены с разными диаметрами и расположены концентрично один в другом.
Кроме того, в цилиндрической камере между входными торцами патрубков выброса парогазовой смеси установлена вертикальная перегородка, разделяющая эту камеру на две полукамеры.
На фиг.1 схематично изображена выпарная установка с парогазоструйным насосом, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Выпарная установка содержит соединенные трубопроводами выпарные аппараты 1 и 2 с патрубками и пароструйный тепловой насос 3.
На патрубке 4 выхода парогазовой смеси выпарного аппарата 2 установлен парогазоструйный насос, содержащий поршневой акустический резонатор, выполненный в виде П-образной трубы 5 с поршнем 6 в ее средней части, и горизонтально расположенную цилиндрическую камеру
7 с патрубком 8 входа парогазовой смеси, соединенным с патрубком 4 выпарного аппарата 2.
На плоской стенке 9 камеры 7 выполнены отверстия 10 и 11, в которые вмонтированы сведенные друг к другу концы П-образной трубы 5, а на плоской стенке 12 - соосно расположенные концам П-образной трубы отверстия 13 и 14, в которые вмонтированы патрубки 15 и 16 выброса парогазовой смеси. Выходные концы патрубков 15 и 16 выполнены с разными диаметрами и расположены концентрично один в другом. В цилиндрической камере 7 между входными торцами патрубков 15 и 16 установлена вертикальная перегородка 17, разделяющая эту камеру на две полукамеры.
Выпарная установка работает следующим образом.
Греющий пар под давлением поступает в пароструйный тепловой насос 3, в котором смешивается с соковым паром, выходящим из выпарного аппарата 1. Насосом 3 смесь паров подается в аппарат 1 на его обогрев. Одновременно в обогреваемый смесью паров аппарат 1 подается исходный раствор, из которого в результате нагрева испаряется часть растворителя. Выделившийся в аппарате 1 из исходного раствора соковый пар уходит частично в насос 3, а частично - в выпарной аппарат 2. Предварительно упаренный в аппарате 1 раствор перетекает самотеком в аппарат 2, в котором охлаждается до температуры кипения, находясь при более низком давлении, чем в аппарате 1. За счет выделяющегося при этом тепла в аппарате 2 происходит самоиспарение раствора. Окончательно упаренный в аппарате 2 раствор выводится наружу, а соковый пар и воздух откачиваются из аппарата 2 через патрубок 4 парогазоструйным насосом.
Парогазоструйный насос работает следующим образом.
При возвратно-поступательном перемещении поршня 6 с частотой, близкой частоте собственных колебаний парогазовой смеси в П-образной трубе 5, по обе стороны от поршня возбуждаются нелинейные колебания
с возрастающей амплитудой от поршня к отверстиям 10 и 11 в плоской стенке 9 камеры 7. Парогазовые фазы в обеих концах П-образной трубы 5 смещены, т.е. в момент всасывания парогазовой смеси в П-образную трубу через отверстие 10 из конца этой трубы по другую сторону поршня 6 через отверстие 11 выбрасывается парогазовая смесь в патрубок 16. Одновременно за счет концентричного расположения выходных концов патрубков 15 и 16 происходит эжекторный подсос парогазовой смеси из камеры 7 через отверстие 13 в патрубок 15. При обратном ходе поршня 6 процесс повторяется в обратной последовательности, при этом перегородка 17 выполняет роль разделительного элемента между потоками парогазовой смеси, входящими в камеру 7 из аппарата 2 через патрубок 8.
Установка на патрубке входа парогазовой смеси 4 выпарного аппарата 2 парогазоструйного насоса позволяет поддерживать давление в этом аппарате ниже атмосферного, что обеспечивает интенсификацию процесса испарения растворителя и повышение качества упаренного раствора благодаря снижению содержания в нем растворителя. Выполнение поршневого акустического резонатора парогазоструйного насоса в виде П-образной трубы 5 с поршнем 6 в средней ее части обеспечивает увеличение производительности резонатора в два раза, т.к. он в этом случае работает, как струйный насос двойного действия.
Концентричное расположение выходных концов патрубков 15 и 16 один в другом обеспечивает эжекторный подсос парогазовой смеси из цилиндрической камеры 7 в эти патрубки, что повышает производительность парогазоструйного насоса.
Установка в цилиндрической камере 7 вертикальной перегородки 17, размещенной между входными торцами патрубков 15 и 16, обеспечивает одновременное поступление парогазовой смеси в обе разделенные друг от друга вертикальной перегородкой полукамеры со смещенными парогазовыми фазами.