Конденсатор
Полезная модель относится к пищевой и химической промышленности, к одной из основных операций в экстракционном производстве - рекуперации паров растворителя из смеси с неконденсирующимся газом, и может быть использована для разделения парогазового потока.
Конденсатор состоит из трубного пучка с поперечными перегородками, отделенными втулками, вставленного в цилиндрический корпус с фланцами для подвода исходной смеси, отвода неконденсируемой газовой фазы, отвода конденсата, закрытого крышками с обоих концов с фланцами для подвода и отвода исходной смеси, вставленного в распределительные камеры с фланцами для подвода и отвода хладагента в половолоконные непористые полипропиленовые мембраны сформированные в пучок, обмотанный по поверхности труб трубного пучка со входом и выходом в распределительные камеры, насажанного на стержень и зафиксированного с обеих сторон гайками, а так же тем что внутреннее пространство труб трубного пучка соединено с его межтрубным пространством.
Это позволяет разработать конструкцию конденсатора, обеспечивающую предотвращение образования аэрозолей и туманов в процессе конденсации парогазовой смеси за счет исключения ее переохлаждения при последовательной подаче исходной смеси в трубное и затем в межтрубное пространство и увеличить коэффициент теплопередачи.
Полезная модель относится к пищевой и химической промышленности, к одной из основных операций в экстракционном производстве - рекуперации паров растворителя из смеси с неконденсирующимся газом, и может быть использована для разделения парогазового потока.
Известен конденсатор [патент №209118 кл. B 01 D 5/00], который содержит теплообменную трубу, на которую дополнительно установлен цилиндр, охватывающий трубу с зазором, где размещен слой зернистого материала. На одном торце цилиндра установлена сетка, на другом - штуцер для удаления неконденсирующихся газов.
Работа конденсатора протекает с накоплением неконденсирующегося газа в зернистом слое, занимающем некоторую часть рабочего объема, и газ удаляют за счет создания перепада давления.
Недостатками данного конденсатора являются: возможность захлебывания подачи исходной смеси в межзерновой зоне; нестабильность работы, вызванная перепадом давления по длине цилиндра; малая скорость процесса вследствие плохой коалесценции растворителя на зернистом материале.
Наиболее близким из известных является конденсатор [Кошевой Е.П. Технологическое оборудование предприятий производства растительных масел. - СПб: ГИОРД, 2001. - 340 с.], представляющий собой двухходовой трубчатый теплообменник. Аппарат состоит из цилиндрического корпуса, имеющего патрубки для входа паров и выхода несконденсировавшихся паров, люки для осмотра и чистки межтрубного пространства, а также опоры-лапы для установки конденсатора. Сверху цилиндрический корпус закрыт съемной крышкой с патрубками входа охлаждающей воды и ее выхода после двух ходов по трубам. Трубы закреплены в трубных решетках с обоих концов. В межтрубном пространстве имеются перегородки для
направления потока паров. Снизу цилиндрический корпус закрыт внешним коническим днищем с патрубком для слива конденсата. Внутреннее коническое днище с патрубком, проходящим через сальниковое уплотнение, предназначенным для слива охлаждающей воды, закрывает трубы. Верхняя крышка и коническое днище имеют болтовые крепления.
Конденсатор работает следующим образом. Охлаждающая вода поступает через патрубок в съемной верхней крышке и по части труб трубного пучка, выделенного перегородкой в верхней крышке, опускается вниз, попадает во внутреннее коническое днище и при закрытом в рабочем состоянии сливе поступает во вторую часть труб, поднимается вверх, попадает в пространство крышки и выходит через патрубок крышки. Пары растворителя и воды поступают на конденсацию через левый боковой патрубок вверху цилиндрического корпуса. В связи с тем, что трубчатку разделяет продольная вертикальная перегородка по диаметру цилиндрического корпуса, пары вынуждены двигаться в межтрубном пространстве вниз, и после того как обогнут снизу продольную перегородку, двигаться в межтрубном пространстве вверх. На пути паров при движении их вверх встречаются поперечные сегментные, частично перекрывающие сечение прохода перегородки. Пары, огибая перегородки, лучше контактируют с поверхностью труб и повышают эффективность теплообмена в аппарате. Процесс конденсации паров заключается в охлаждении их до температуры насыщения при давлении в аппарате и образовании при этом жидкой фазы (конденсата). Охлаждение происходит путем теплопередачи между охлаждающей водой и парами через трубчатую поверхность. Со стороны паровой фазы наиболее низкая температура имеется на поверхности труб. Здесь происходит выпадение сконденсировавшейся жидкой фазы, которая в виде пленки стекает по вертикальной поверхности труб вниз и попадает во внешнее коническое днище. Из этого днища жидкая фаза через патрубок выходит из аппарата. Несконденсировавшиеся пары выходят из аппарата
через боковой патрубок вверху цилиндрического корпуса конденсатора.
Недостатком данного конденсатора является возможность образования аэрозолей и туманов в присутствии неконденсирующихся газов при переохлаждении парогазовой смеси. Этот недостаток ведет к потере растворителя за счет его выброса в окружающую среду с неконденсирующимся газом, что также нарушает экологическую безопасность производства.
Техническим результатом является разработка конструкции конденсатора, обеспечивающей предотвращение образования аэрозолей и туманов в процессе конденсации парогазовой смеси за счет исключения ее переохлаждения при последовательной подаче исходной смеси в трубное и затем в межтрубное пространство, и увеличение коэффициента теплопередачи.
Технический результат достигается тем, что конденсатор состоит из трубного пучка с поперечными перегородками, отделенными втулками, вставленного в цилиндрический корпус с фланцами для подвода исходной смеси, отвода неконденсируемой газовой фазы, отвода конденсата, закрытого крышками с обоих концов с фланцами для подвода и отвода исходной смеси, вставленного в распределительные камеры с фланцами для подвода и отвода хладагента в половолоконные непористые полипропиленовые мембраны сформированные в пучок, обмотанный по поверхности труб трубного пучка со входом и выходом в распределительные камеры, насажанного на стержень и зафиксированного с обеих сторон гайками, а так же тем что внутреннее пространство труб трубного пучка соединено с его межтрубным пространством.
Использование поперечных перегородок внутри межтрубного пространства обеспечивает равномерное распределение потока парогазовой смеси доведенной предварительным охлаждением в трубном пространстве до линии насыщения, тем самым, предотвращая переохлаждение и образование
тумана в процессе конденсации на поверхности полипропиленовых непористых половолоконных мембранных пучков, использование которых позволяет подачу хладоагента во внутреннее пространство мембран, а формирование их в виде пучка способствует коалесценции жидкой фазы конденсирующегося пара, при этом образуются пленки конденсата на поверхности труб, которые увеличивают коэффициент теплопередачи.
Таким образом, совокупность существенных признаков полезной модели, изложенных в формуле полезной модели, способствует достижению желаемого технического результата
На фигуре изображен общий вид конденсатора. Конденсатор состоит из цилиндрического корпуса 1, с фланцами, для подвода исходной смеси 2, отвода газовой фазы 3, отвода конденсата паровой фазы 4, закрытого с обеих сторон крышками 5 и 6, снабженными фланцами для подвода исходной смеси 7 и 8. Внутри цилиндрического корпуса расположен стержень 9, имеющий резьбу с обеих сторон для фиксации гайками 10 и 11 трубного пучка 12. Трубный пучок вставлен между прокладок в сквозных отверстиях распределительных камер 13 и 14, количество которых равняется количеству труб в пучке. Распределительные камеры имеют фланцы подвода и отвода хладагента 15 и 16 в полипропиленовый непористый половолоконный мембранный пучок 17, обмотанный по поверхности каждой трубы и закрепленный в распределительные камеры. На стержень поочередно насажаны поперечные перегородки 18, 19, 20 отделенные втулками фиксаторами 21, 22, 23, 24 на равные промежутки.
Работает заявляемый конденсатор следующим образом: Исходная парогазовая смесь, проходя через фланец подвода исходной смеси 7, подается в трубный пучок 12, в котором предохлаждется до линии насыщения, отдавая тепло хладагенту, проходящему в полипропиленовом половолоконном мембранном пучке 17. Предохлажденная парогазовая смесь, проходя через фланец подвода парогазовой смеси 2, подается в межтрубное
пространство цилиндрического корпуса 1, где происходит конденсация паровой фазы растворителя на полипропиленовом непористом половолоконном мембранном пучке 17. Конденсат паров растворителя выводится из цилиндрического корпуса 1 через фланец отвода конденсата паровой фазы 4. Освобожденная от паровой фазы растворителя газовая фаза выводится из цилиндрического корпуса 1 через фланец отвода газовой фазы 3. Для увеличения эффективности процесса предусмотрен зигзагообразный проход смеси в межтрубном пространстве цилиндрического корпуса 1, обеспечиваемый поперечными перегородками 18, 19, 20.
Конденсатор, состоящий из трубного пучка с поперечными перегородками, вставленного в цилиндрический корпус с фланцами для подвода исходной смеси, отвода неконденсируемой газовой фазы, закрытого крышками с обоих концов, отличающийся тем, что трубный пучок с поперечными перегородками, отделенными втулками, вставлен в распределительные камеры с фланцами для подвода и отвода хладагента в половолоконные непористые полипропиленовые мембраны, сформированные в пучок, обмотанный по поверхности труб трубного пучка с входом и выходом в распределительные камеры, насажан на стержень и зафиксирован с обеих сторон гайками, а также тем, что внутреннее пространство труб трубного пучка соединено с его межтрубным пространством.
