CS210390B1

CS210390B1 - Facility for distributing the liquid and producing the liquid film on the inside surface of the evaporator boiling pipes with the flowing film

Info

Publication number: CS210390B1
Application number: CS675179A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Mucha
Original assignee: Frantisek Mucha
Priority date: 1979-10-04
Filing date: 1979-10-04
Publication date: 1982-01-29

Description

Vynález se týká zařízení k rozdělování kapaliny a k vytváření kapalinného filmu na vnitř ním povrchu varných trubek odparek se splývajícím filmem.The invention relates to a device for distributing a liquid and for forming a liquid film on the inner surface of the boiling tubes of a confluent film evaporator.

Pro funkci odparky a docílení maximálního tepelného efektu má prvořadý význam rovnoměrné rozdělování kapaliny na jednotlivé trubky a dokonalé smáčení vnitřního povrchu trubek, což vy zaduje,aby aparát byl vybaven speciálním zařízením.For the function of the evaporator and for achieving the maximum thermal effect, it is of paramount importance to distribute the liquid evenly to the individual tubes and to perfectly wet the inner surface of the tubes, which requires that the apparatus be equipped with special equipment.

Dosud známá zařízení lze v podstatě členit do dvou skupin. Zařízení prvé skupiny, tzv. dynamická, využívají tlakové energie kapaliny a jsou tvořena samostatnými distributory typu trysky pro každou jednotlivou trubku. Zařízení druhé skupiny, tzv. statická, reprezentovaná . např. rozdělovači mísou, nebo soustavou mís v různém uspořádání s děrovaným dnem, umožňuje klidný přítok kapaliny na trubkovnici a z té přepadem na stěnu varných trubek.The prior art devices can basically be divided into two groups. The first group devices, so-called dynamic ones, utilize the pressure energy of the liquid and consist of separate nozzle-type distributors for each individual tube. Devices of the second group, the so-called static, represented. for example, a distribution pan, or a system of pans in various configurations with a perforated bottom, allows for a steady flow of liquid to the tube sheet and from the overflow to the wall of the cooking tubes.

Společnou nevýhodou obou typů zařízení jsou relativně malé průtokové průřezy a z toho plynoucí náchylnost k ucpávání nečistotami obsaženými v kapalině. Zařízení druhé skupiny mimoto vyžaduje nejen hor.izontalitu trubkovnice, ale i děrovaného dna rozváděči mísy, má-li být rozdělování kapaliny přijatelně rovnoměrné.A common disadvantage of both types of devices is the relatively small flow cross-sections and the resulting susceptibility to clogging with impurities contained in the liquid. In addition, the second group requires not only the horizontalness of the tubesheet but also the perforated bottom of the distributor bowl if the liquid distribution is to be acceptablely uniform.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení podle vynálezu, tvořené přiváděčím potrubím a soustavou statických rozdělovačů umístěných nad trubkovnicí,, jehož podstata spočívá v tom, že přiváděči potrubí jsou opatřena rozstřikovacími elementy, přičemž statické rozdělovače jsou tvořeny stěnami, a ústí varných trubek je opatřeno vložkami.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the device according to the invention, consisting of a supply line and a set of static distributors located above the tube sheet, which consists in that the supply lines are provided with splash elements, the static distributors are formed by walls and the mouth of the cooking tubes is provided with inserts.

Zařízení podle vynálezu umožňuje rovnoměrné rozdělení kapaliny do všech trubek odparky. Další výhodou jsou relativně velké průtočné průřezy, které znemožňují ucpání nečistotami. 210390The device according to the invention allows a uniform distribution of the liquid into all the evaporator tubes. Another advantage is the relatively large flow cross-sections, which prevent dirt clogging. 210390

210390 · 2210391 · 2

Rozstřikovací elementy je výhodné provést ve tvaru děrované trubky, děrované koule nebo trysky. Stěny tvoří jednu samostatnou nebo dvě paralelní soustavy, které vzájemně svírají stej né úhly jako přímky sítě, jejichž průsečíky vyznačují středy varných trubek. Stěny mají boční profil tvaru úhelníku, s jedním ramenem ve vertikální rovině proložené myšlenou spojnicí středů roztečí trubek a s druhým ramenem odkloněným od vertikály o úhel 40° až 80° a překrývajícím jednu nebo dvě sousední řady varných trubek.The spray elements are preferably in the form of a perforated tube, a perforated ball or a nozzle. The walls form a single or two parallel systems which are at the same angles as the lines of the net, whose intersections mark the centers of the cooking pipes. The walls have an angular-shaped side profile, with one leg in a vertical plane interspersed with an imaginary connection between the centers of the pipe pitch and a second leg diverted from the vertical by 40 ° to 80 ° and overlapping one or two adjacent rows of cooking tubes.

Toto uspořádání přispívá k rovnoměrnému rozdělování kapaliny, nebot odstraňuje z odparky výrobně i montážně choulostivou vestavbu, která vyžaduje přesné směrové ustavení a dodržení rovlnatostl i horizontality povrchu dna.This arrangement contributes to an even distribution of the liquid, since it removes from the evaporator a production-and-assembly-sensitive installation requiring precise directional alignment and observing the flatness and horizontality of the bottom surface.

Případná volba dvou soustav těchto stěn opírajících se spodními hranami o horní trubkovnici pak poskytuje možnost rozdělit trubkovnici na řadu oddílů s malým počtem trubek a tímto způsobem značně omezit nepříznivý účinek případné nehorizontality trubkovnice na rovnoměrnost rozdělování kapaliny.The optional choice of two sets of these walls, supported by the lower edges on the upper tube sheet, then provides the possibility of dividing the tube sheet into a series of compartments with a small number of tubes, thereby greatly reducing the adverse effect of any tube horizontal non-horizontality on liquid distribution.

Volný průřez stěn v horní části usnadňuje oproti zádržným mísám přístup brýd vzniklých expanzí kapaliny do všech varných trubek a napomáhá tak ke zvýšení turbulence filmu a tím i ke zlepšení podmínek pro přenos tepla.The free cross section of the walls in the upper part facilitates the access of vapors created by the expansion of the liquid to all boiling tubes compared to the retaining pans and thus helps to increase the turbulence of the film and thus to improve the heat transfer conditions.

Vložky, volně uložené ve vtokovém ústí varných trubek, sestávájí ze dvou koaxiálních dílců tvaru rotačních těles, z nichž vnitřní, kužel, je částečně zasunutý do vnějšího dílce, jehož dutina má v nátokové i výtokové části tvar komolého kónusu a v mezilehlé střední části válce, přičemž vtokový a výtokový kónus jsou k sobě přivráceny základnami menšího průměru.The liners loosely mounted in the inlet mouth of the cooking tubes consist of two coaxial rotating body-shaped parts, of which the inner cone is partially inserted into the outer part, whose cavity has a frustoconical shape in the inlet and outlet portions and in the intermediate middle part of the cylinder. wherein the inlet and outlet cones face each other with smaller diameter bases.

Oba dílce vložky jsou vzájemně pevně spojeny tak, že spodní hrana spojovacího elementu probíhá nad úrovní spodního okraje vnějšího dílce. Horní rovinný povrch vnějšího dílce nepřesahuje nad povrch trubkovnice. Průměr základny vnitřního kuželového dílce je větší než průměr válcové dutiny vnějšího dílce.The two insert panels are rigidly connected to each other such that the lower edge of the connecting element extends above the level of the lower edge of the outer panel. The upper planar surface of the outer panel does not extend beyond the surface of the tube sheet. The diameter of the base of the inner conical panel is larger than the diameter of the cylindrical cavity of the external panel.

Vrcholový úhel vtokového kónusu vnějšího dílce je rovný nebo větší než 90°. Vrcholový úhel výtokového kónusu vnějšího dílce je rovný nebo menší než 60°. Vrcholový úhel vnitřního kuželového dílce je stejný nebo větší než vrcholový úhel výtokového kónusu vnějšího dílce.The apex angle of the inlet cone is equal to or greater than 90 °. The apex angle of the outer cone outlet cone is equal to or less than 60 °. The apex angle of the inner conical panel is equal to or greater than the apex angle of the outflow cone of the female panel.

Radiální hrany elementu spojujícího oba koaxiální dílce jsou vodorovné nebo klesají ve směru od vertikální osy vložky k jejímu obvodu. Spodní hrana spojovacího elementu má tvar břitu. Vložka v ústí varné trubky zajištuje vytvoření souvislé vrstvy na stěně, trubky, nebot využívá roztíracího účinku brýdové páry.The radial edges of the element connecting the two coaxial panels are horizontal or fall in the direction from the vertical axis of the liner to its periphery. The lower edge of the connecting element has the shape of a cutting edge. The liner in the mouth of the cooking tube ensures the formation of a continuous layer on the wall of the tube, since it utilizes the spreading effect of vapor vapor.

Vtokový průměr vložky zasunuté do ústí varné trubky, který je znatelně menší než průměr trubky, si vynutí vyšší nátokovou hladinu kapalíny než v případě volné trubky a tím rovněž přispěje k vytvořeni souvislé vrstvy po celém obvodu trubky. Mimoto vložka zvětšuje šířku plného pásu trubkovnice a snižuje tak nepříznivý účinek případné nepřesnosti montáže svodných stěn.The inlet diameter of the insert inserted into the mouth of the cooking tube, which is noticeably smaller than the diameter of the tube, will force a higher liquid inlet level than in the case of the free tube and thereby also contribute to the formation of a continuous layer over the entire periphery of the tube. In addition, the insert increases the width of the full tube sheet and thus reduces the adverse effect of any inaccurate mounting of the downcomer walls.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na schematických výkresech, kde na obr. 1 je vertikální řez horní částí odparky se zařízením podle vynálezu a na obr. 2 vertikální řez horním ústím varné trubky se zabudovanou vložkou.An exemplary embodiment of the invention is shown in the schematic drawings, in which Fig. 1 is a vertical section through the upper part of an evaporator with the device according to the invention;

Odparka se splývajícím filmem sestává z brýdového prostoru uzavřeného víkem £ s hrdlem £ pro přívod kapaliny, z topné komory s pláštěm 4. opatřeným hrdlem 5. pro přívod topné páry, osazené varnými trubkami £ upevněnými v trubkovnici £ tak, že nepřečnívají nad její povrch.The confluent film evaporator consists of a vapor space enclosed by a lid 4 with a liquid inlet 5, a heating chamber with a jacket 4 provided with a steam connection 5, fitted with boiling tubes 4 mounted in the tube sheet 5 so that they do not protrude above its surface.

Na vstupní hrdlo 3. je připojeno rozváděči potrubí £ ukončené rozstřikovacími elementy &.The inlet branch 3 is connected to a manifold 8 terminated by spray elements 8.

V prostoru nad horní trubkovnicí £ jsou zabudovány stěny £. Do vtokových ústí varných trubek 6 jsou zasunuty vložky 10, jejichž povrch je níže nebo nejvýše v úrovni povrchu trubkov3 210390 nice 1 a které sestávají z vnějšího dílce 12, pevně spojeného elementem 13 s vnitřním kuželovým dílcem 11.In the space above the upper tube sheet 4, walls 4 are installed. Inserts 10 are inserted into the inlets of the cooking tubes 6, the surface of which is lower or at most at the surface level of the tubes 3 210390 and which consists of an outer panel 12 firmly connected by the element 13 to the inner conical panel 11.

Funkce zařízeni k rozdělování kapaliny a k vytváření kapalinného filmu na vnitřním povrchu varných trubek odparky se splývajícím filmem je následující. Odpařovaná kapalina protéká vstupním hrdlem 2 a- rozváděcím potrubím 7_ do elementů íi, kterými je rozstřikována na stěny 2· nich stéká na plný povrch trubkovnice 2. mezi ústí varných trubek 6 a z něho přepadá po vložkách 10 na stěnu varných trubek 6.The function of the device for distributing the liquid and for forming the liquid film on the inner surface of the boiling tubes of the confluent film evaporator is as follows. The vaporized liquid flows through the inlet throat 2 through the manifold 7 into the elements 1, through which it is sprayed onto the walls 2, flows down to the full surface of the tube sheet 2 between the mouth of the brewing tubes 6.

Brýdové páry,uvolněné expanzi z relativně přehřáté kapaliny po výtoku z rozstřikovacícb elementu β, protékají volnými průřezy mezi stěnami 2' válcovou dutinou vnějšího dlíce 12 vložek 10 a prstencovým průřezem vymezeným základnou vnitřního kuželového dlíce 11 vložky 10 a stěnou vnějšího dílce 12 vložky 10 do jádra varné trubky 6. V souproudu s odpařujícím še kapalinným filmem pak postupuji ke spodnímu, výtokovému ústí varných trubek.The vapor vapors released by the expansion of the relatively superheated liquid after the ejection of the spray element β flow through the free cross-sections between the walls 2 'of the cylindrical cavity of the outer liner 12 of the liners 10 and the annular cross section defined by the inner conical base 11 of the liner 10 and the wall of the outer panel 12 of the liner 10 into the core. In co-current with the evaporating liquid film, then proceed to the bottom, outlet orifice of the cooking tubes.

Zařízení k rozdělováni kapaliny a k vytváření kapalinného filmu na vnitřním povrchu varných trubek odparek se splývajícím filmem podle vynálezu nalezne použiti jak v řadě odvětví potravinářského průmyslu, jako např. v mlékárenském a konzervárenském, tak i v průmyslu chemickém.The device for distributing liquid and forming a liquid film on the inner surface of the coalescing tubes of the confluent film evaporators according to the invention will find use in a number of sectors of the food industry, such as in the dairy and canning industry and in the chemical industry.

Claims

Apparatus for distributing a liquid and forming a liquid film on the inner surface of the boiling tubes of a coalescing evaporator formed by a feed line and a set of static distributors located above the tube sheet, characterized in that the feed lines (7) are provided with spray elements (8), the static distributors are formed by walls (9) and the mouth of the cooking pipes (6) is provided with inserts (10).

Device according to claim 1, characterized in that the spray elements (8) are in the form of a perforated tube, a perforated ball or a nozzle.

Device according to claim 1, characterized in that the walls (9) form one single or two parallel assemblies which form mutually equal angles to the lines of the net, the intersections of which indicate the centers of the cooking tubes (6).

Device according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the walls (9) have an angular side profile with one arm in a vertical plane interspersed with an imaginary connector of the pipe pitch centers and the other arm diverted from the vertical by 40 ° to 80 ° and overlapping one or two adjacent rows of boiling tubes (6).

Device according to claim 1, characterized in that the inserts (10) consisting of two coaxial pieces of the shape of rotating bodies, of which the inner (11), the cone, are partially immersed in the outer part (12), the cavity of which has the shape of the cone and in the intermediate middle part the shape of the cylinder, the inlet and the outlet cones facing each other with the bases of smaller diameter.

6. Device according to claim 5, characterized in that the elements (11) and (12) are fixedly connected to one another by one or two elements (13) such that the lower edge of the connecting element (s) (13) extends above the lower edge of the outer panel (12).

Device according to claim 5, characterized in that the upper planar surface of the outer panel (12) does not exceed the surface of the tube sheet (1).

tí.

Apparatus according to Claims 5 and 6, characterized in that the diameter of the base of the inner conical panel (11) is greater than the diameter of the cylindrical cavity of the outer panel (12).

Device according to Claim 5, characterized in that the apex angle of the inlet cone of the outer part (12) is equal to or greater than 90 °.

Device according to claim 5, characterized in that the apex angle of the outlet cone of the outer panel (12) is equal to or less than 60 °.

Device according to Claims 5 and 6, characterized in that the apex angle of the inner conical part (11) is equal to or greater than the apex angle of the outflow cone of the outer part (12).

Device according to Claims 5 and 6, characterized in that the radial edges of the element (s) (13) connecting the two coaxial elements (11) and (12) are horizontal or fall in a direction away from the vertical axis of the insert (s). 10 / to its perimeter.

Device according to Claims 5, 6 and 12, characterized in that the lower edge of the connecting element (s) (13) has the shape of a cutting edge.