Известен патент RU2002112383 в котором авторы предлагают использовать выпарной аппарат с естественной циркуляцией и специальной зоной вынесенного кипения, содержащий сепаратор, на одной и той же оси греющую камеру с трубкой для подвода пара обогрева и нижней камерой для раствора, выносную циркуляционную трубу и штуцера для подвода и слива раствора (рис. 1.2).

Новое усовершенствование в таком выпарном аппарате является то, что часть циркуляционной трубы 15 перфорирована отверстиями 10 размером 6-15 мм и имеет рубашку 11 со штуцером 12 для подвода греющего пара, установленном на 3-6 м ниже подвода циркуляционной трубы в сепаратор и с установленной запорной арматурой 13. Штуцер для слива раствора 8 размещен на расстоянии 0,5-1,5 диаметра циркуляционной трубы ниже ввода этой трубы в сепаратор. Более того, нижняя растворная камера 5 может выполняться в виде перевернутого усеченного конуса, а ввод циркуляционной трубы в сепаратор - тангенциальным 14.

Выпарной аппарат такой конструкции обеспечивает интенсификацию работы и снижение металлоемкости.

Снабжение патрубка 12 для подвода пара к рубашке 11 на циркуляционной трубе запорной арматурой 13 дает возможность отключить подачу пара в циркуляционную трубу 15 после начала работы аппарата, или говоря иначе создания в нем необходимой циркуляции раствора. При резком падении давления греющего пара, подаваемого в греющую камеру аппарата, обращенная циркуляция может быть нарушена. Поэтому в данном случае при помощи запорной арматуры 13 пар вновь подается в циркуляционную трубу для поддержания циркуляции раствора до восстановления нормального давления пара.

С целью обеспечения устойчивой и особо эффективной циркуляции раствора в аппарате при высокой скорости движения раствора является важным то, что гидравлическое сопротивление циркуляционного контура аппарата подвода стремилось к минимуму. Так же следует исключить потери напора (движущего циркуляцию в аппарате) на подъем кипящего раствора над уровнем раствора в аппарате. В то же время, по результатам испытания опытного аппарата выяснилось, что наиболее устойчивой и эффективной процесс циркуляции является, если патрубок 8 для слива раствора (определяющий уровень раствора в аппарате) помещен на 0,5-1,5 диаметра циркуляционной трубы ниже ввода циркуляционной трубы в сепаратор. Если расположить штуцер 8 менее чем на 0,5 диаметра циркуляционной трубы ниже ввода циркуляционной трубы в сепаратор аппарат будет работать неустойчиво. Циркуляция раствора при таком варианте возможна как обращенная, так и повернутая на противоположную, хотя гидравлическое сопротивление циркуляционного контура при этом минимальное.

Рис. 1.2 Выпарной аппарат с выносной циркуляционной трубой по патенту RU2002112383. 1 - сепаратор; 2 - нагревательная камера; 3 - штуцер ввода теплоносителя; 4 - штуцер выхода теплоносителя; 5 - растворная камера; 6 - нижняя часть циркуляционной трубы; 8 - штуцер слива раствора; 9 -штуцер выхода парообразного продукта; 10 - отверстия; 11 - рубашка; 12 - штуцер греющего пара; 13 - запорная арматура; 14 - тангенциальный вариант ввода циркуляционной трубы; 15 - верхняя часть циркуляционной трубы.

Если нижнюю растворную камеру 5 выполнить в виде перевернутого усеченного конуса, то можно способствовать созданию устойчивой и высокоэффективной циркуляции раствора в аппарате. Такая конструкция камеры 5 обеспечивает плавный переход подогретого раствора, вышедшего из греющей камеры в циркуляционную трубу. В то же время исключается образование так называемых застойных зон, которое может быть обнаружено в растворной камере любой другой формы. Образование таких зон ведет к оседанию в них твердой фазы из упариваемого раствора. Из-за чего уменьшается или полностью прекращается циркуляция раствора в аппарате и его приходится промывать [4].

Так же известен патент RU2292935(13) (рис. 1.3), который относится к конструкции выпарных аппаратов с естественной циркуляцией продуктов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Выпарной аппарат с естественной циркуляцией состоит из выносной греющей камеры и центробежного пароотделителя, соединенных циркуляционными трубами, и имеет установленную на дне отделителя ловушку. Согласно изобретению, ловушка выполнена в виде короба с вертикальными боковыми стенками дугообразной формы, внутри ловушки установлены дугообразные перегородки, а верхняя стенка ловушки выполнена перфорированной. Технический результат заключается в повышении производительности аппарата за счет улучшения условий циркуляции и обеспечения отделения пара при движении продукта внутри ловушки [5].

Рис. 1.3 Выпарной аппарат с выносной циркуляционной трубой по патенту RU2292935(13)

Заключение