Przedmiotem wynalazku jest wyparka cienkowarstwowa, mechaniczna, do ciaglego zage¬ szczania roztworów wytwarzajacych osady.Zageszczanie roztworów wytwarzajacych osady, odbywajace sie przez podgrzewanie majace na celu odparowanie rozpuszczalnika, wymaga nieustannego oczyszczania powierzchni wymiany ciepla, na których gromadzi sie osad wypadajacy z roztworu. W razie zalegania osadu na tych powierzchniach, pogarszaja sie warunki wymiany ciepla, wydajnosc procesu maleje, a jesli osad jest wrazliwy na temperature, jaka ma stosowany czynnik grzewczy, dodatkowo nalezy sie liczyc z mozliwoscia wystapienia w nim zmian prowadzacych do jego uszkodzenia lub zniszczenia. Aby temu zapobiec, roztwory wytwarzajace osady poddaje sie, w trakcie ich ogrzewania, intensywnemu mieszaniu co sprawia, ze pojawiajace sie czastki stale pozostaja zawieszone w cieczy bez mozliwosci przywierania do powierzchni wymiany ciepla.Intesywne mieszanie jest latwe w przypadku wystarczajaco duzej ojetosci cieczy zawartej w przestrzeni sprzyjajacej wymuszaniu ruchu burzliwego. Gdy do zageszczenia roztworu uzywa sie urzadzenia pracujacego na zasadzie odparowania cieczy z cienkiej warstwy, zachodzi koniecznosc mechanicznego skrobania calej powierzchni wymiany ciepla.Jednym ze znanych urzadzen spelniajacych ten warunek jest cienkowarstwowy wymiennik ciepla typu SAMBAY, opisany w kwartalniku „Inzynieria chemiczna", wydawanym przez PAN, w zeszycie i tomie VIII z roku 1978, na str. 195 i nastepnych. Przedstawiony tam jest wymiennik- wyparka, zaopatrzony w mieszadlo mechaniczne z lopatkami zawieszonymi wahliwie na osiach równoleglych do walu. Lopaty te, podczas obrotowego ruchu mieszadla, sa dociskane sila odsrod¬ kowa do wewnetrznej cylidrycznej powierzchni wymiany ciepla i tra po niej dokladnie ja oczyszczajac.Warunkiem utrzymania cienkiej warstwy cieczy na sciankach wyparki jest predkosc obwo¬ dowa lopat mieszadla zblizona do predkosci splywania cieczy po pionowej scianie. Przy spelnieniu tego warunku okazuje siejednak, ze ciecz zgarnia lopatami mieszadla, krazy po obwodzie zamknie¬ tym, utworzonym przez powierzchnie wymiany ciepla, na skutek czego czas jej kontaktu z ta goraca powierzchnia ulega wydluzeniu. Jezeli roztwór poddawany zageszczeniu jest wrazliwy na dluzsze dzialanie powyzszej temperatury, moga nastapic w nim, lub powstajacym osadzie, zminy dyskwali-2 139167 fikujace przydatnosc metody odparowania cienkowarstwowego, z warstwa wytwarzana i utrzymy¬ wana mechanicznie, w odniesieniu do mediów takiego rodzaju.Z radzieckiego opisu patentowego do swiadectwa autorskiego nr 814379 znanajest cienkowar¬ stwowa wyparka mechaniczna, której mieszadlo ma sztywne promieniowe lopaty osadzone za pomoca ramion na wale. Na powierzchni roboczej lopaty zamocowany jest, wykonany najczesciej z drutu, zwiniety wzdluz linii srubowej, element tworzacy slimak, którego zadaniem jest mechani¬ czne przyspieszenie splywu roztworu zatezanego w wyparce i zwiekszenie intensywnosci wymiany ciepla. Poniewaz lopaty sa sztywno zamocowane na wale mieszadla, a wiec równiez umieszczony na nich slimak z drutu musi byc o powierzchni wymiany ciepla oddzielony szczelina, której wielkosc zalezy od precyzji wykonania urzadzenia i uzytych do jego budowy materialów. Takwiec wyparka ta dziala w warunkach grawitacyjnego splywu cieczy po powierzchni ciepla, wspomaganego dzialaniem slimaka, przy zachowaniu stalej, scisle okreslonej odleglosci lopat mieszadla i umie¬ szczonego na nich sliamka od tej powierzchni. Zastosowane srodki techniczne nie daja jednak mozliwosci usuwania osadu z wewnetrznych scianek wyparki, a tym samym mozna jej uzywac tylko do roztworów substyncji niewrazliwych na temperature stosowanego czynnika grzewczego.Celem wynalazku jest wyeliminowanie niekorzystnych zjawisk, które moga wystapic podczas zageszczania roztworów substacji wrazliwych na dluzsze dzialanie podwyzszonej temperatury.Zagadniem technicznym, które nalezalo rozwiazac aby osiagnac wytyczony cel, bylo skonstruowa¬ nie mieszala zapewniajacego oczyszczenie powierzchni wymiany ciepla przy jednoczesnym przys¬ pieszeniu splywu warstwy roztworu — aby nie dopuscic do jego przegrzania.Zgodnie z wynalazkiem wyparke pomyslana do pracy wrezimie cienkowarstwowym, z mechanicznie wytarzana i utrzymywana warstwa zageszczonego roztworu, wyposazono w mie¬ szadlo klatkowe z wahliwymi lopatkami, których krawedzie robocze, trace pod wplywem dzialania sily odsrodkowej po wewnetrznej powierzchni wyminy ciepla, sa nachylone pod katem ostrym w kierunku obrotów mieszadla.Na zalaczonym rysunku ukazany jest, w uproszczonym schemacie, przyklad wykonania wyparki wg wynalazku, przy czym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy aparatu z widokiem mieszadla, a fig. 2 przekrój poziomy w plaszczyznie oznaczonej na fig. 1 literami A-A.Jak wynika z rysunku, przykladowa wyparka cienkowarstwowa sklada sie z pionowej rury 1 której dolna czesc, stanowiaca w przyblizeniu polowe jej wyskosci, otoczona jest plaszczem grzewczym 2. W osi pionowej ma zainstalowany wal 3 mieszadla klatkowego z wahliwie zainstalo¬ wanymi lapatkami 4, odchalonymi od pionu w kierunku obrotów mieszadla. Krawedzie robocze lopat 4 sa na calej swej dlugosci równolegle do powierzchni wymiany ciepla — wewnetrznej powierzchni rury 1. Rura 1 w swej czesci górnej ma króciec oparów 7, a powyzej otaczajacego ja plaszcza grzewczego 2 ma króciec do doprowadzenia roztworu 5. Od dolu zakonczona jest dnem stozkowym z króccem 6 do doprowadzenia zageszczonego roztworu i osadu. Plaszcz grzewczy ma w czesci górnej króciec 8 doprowadzajacy czynnik grzewczy, a w czesci dolnej króciec 9 odprowa¬ dzajacy czynnik grzewczy po oddaniu ciepla.W oparciu o zalaczony rysunek mozna zrozumiec na czym polega dzialanie urzadzenia wg wynalazku. Otóz doprowadzony króccem 5 roztwór przeznaczony do zageszczania, dostaje sie w strefe dzialania mieszadla z wahliwie zainstalowanymi lopatkami 4, odchylonymi od pionu.Krawedzie robocze tych lopat pod wplywem sily odsrodkowej wystepujacej podczas obrotów mieszadla, sa dociskane do powierzchni wymiany ciepla i natrafiajac na splywajacy po niej roztwór rozgarniaja go i zeskrobuja, spychajac jednoczesnie ku dolowi. Pochylenie lopat w kierunku ruchu mieszadla powoduje wystepowanie skladowych sil ukierunkowanych z góry na dól, a wiec sumuja¬ cych sie silami grawitacji i tym samym nadajacych roztworowi dodatkowe przyspieszenie w kierunku jego splywu.Przydatnosc urzadzenia wg wynalazku, do zatezenia roztworów substancji wrazliwych na dzialanie podwyzszonej temperatury, zostala sprawdzona praktycznie w trakcie prób, podczas których wypakra o powierzchni ogrzewanej = 0,5 m2, wyposazona dodatkowo w nieuwidoczniony na rysunku znany skraplacz o powierzchni wymiany ciepla = 1,5 m2, umozliwiajacy prace pod zmniejszonym cisnieniem, ogrzewana para wodna o cisnieniu ok 0,2 MPa, posluzyla do zageszcza¬ nia lugu macierzystego po krystalizacji kwasu askorbinowego. Wprowadzony do wyparki, z natezeniem 0,000015 m3/s, roztwór o stezeniu 16,6%, po przejsciu przez wyparke osiagal, pod cisnieniem obnizonym do ok. 0,02 MPa, zawartosc substancji stalej wynoszaca 57%. W innej próbie,139167 3 wprowadzany do wyparki, z natezeniem 0,000025 m3/s, roztwór o stezeniu 25%, po przejsciu przez wyparke osiagal, pod cisnieniem obnizonym do ok. 0,01 MPa, zawartosc substancji stalej wyno¬ szaca 90%.Przeprowadzone próby wykazaly pelna porzydatnosc wyparki do zageszczania roztworów przy ciaglym powstawaniu osadu, który dzialaniem mieszadla usuwany jest z powierzchni wymiany ciepla.Zastrzezenie patentowe Wyparka cienkowarstwowa do zageszczania roztworów wytwarzajacych osady, skladajaca sie z pionowej rury, wewnatrz której umieszczone jest mieszadlo klatkowe z wahliwymi lopatami, przy czym rura otoczona jest plaszczem grzewczym, a calosc zaopatrzona jest w krócce doplywu cieczy zageszczanej i czynnika grzewczego, a takze odplywu cieczy zageszczanej, czynnika grzewczewgo po oddaniu ciepla, oraz oparów, znamienna tym, ze wahliwie zamocowane lopaty (4) mieszadla maja krawedzie robocze, trace po wewnetrznej powierzchni wymiany ciepla, nachylone pod katem ostrym w kierunku obrotów mieszadla.139167 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 130 zl PL