194062. lajstromszámú szabadalom • Szupermultiflash kigőzölögtető berendezés
1 A találmány olyan fokozatosan (multiflash) típust elgőzölögtető berendezésre vonatkozik, amelynek folyamatos kigőzölögtető tere van, amely kigözölögtető berendezésre vonatkozik, amelynek folyamatos kigőzölögtető tere van, amely kigőzölögtető térben az. elpárologtatandó oldat folyamatos nyitott felszínnel kényszercirkulációs forrásban van, és ezáltal a forrásban lévő oldat áramlási irányú gőztenzió-, illetve forráspontfüggvényének semmilyen szingularitása nincs, vagyis a fokozatok száma végtelennek tekinthető. Az egyszerű kivitelű kigőzölögtető tér miatt - amely egyben végtelen fojtóelemszámnak is megfellel - a találmány szerinti multiflash készülék univerzálisan alkalmazható minden áramlásra kényszeríthető oldatra, folyadékra amellett hogy optimálisan hasznosítja a rendelkezésre álló teljes hőmérsékletlépcsőt. Az olyan oldatoknak a szétválasztására, amelyeknél az oldott anyag tenziója elhanyagolható egyik világszerte elterjedt módszere az elgőzölögtetés, vagy ahogy a hazai irodalom nevezi a besűrítés. Ezt a vegyipari műveletet általában egy hőcserélőből és egy cseppleválasztóból álló készülékben végzik. Már régóta ismeretes az az eljárás, amely során ezeket a készülékeket sorosan egyen vagy ellenáramban összekötik, így az egy kg fűtőgőzzel durva közelítéssel a testek számával azonos tömegű desztillátumot (oldószert) nyerhetnek ki, ha az oldószer víz. A testek számát azonban iratnál nem szokták nagyobbra választani, ugyanis ez esetben a telep üzemeltetése - jóllehet energiaigény szempontjából javul - szabályozástechnikajlag rendkívüli mértékben megnehezül. Ezért egy készüléken belül helyezik el ezeket a testeket (fokozatokat, ez esetben a készülék üzemeltetése ugyan könyebb lesz, de a méretezése, a készülék pontos hőtani, áramlástechnikai, konstrukciós kialakítása magas szintű elméleti tudást, illetőleg hosszabb kísérleti munkát igényel. Ezért ezek a sokfokozatú (multiflash elgőzölögtetők csak az utóbbi időben terjedtek el, elsősorban az egyszerűbb kiviteli alakjukban, ahol a forráspontra hozott oldat fojtása egy nagy térbe történik, ahol a cseppleválasztás biztonságosan megoldott, illetve a felhabzás nem okoz olyan jellegű problémát, hogy a desztillátum oldattal szennyeződjön. Természetesen ez a nagy tér a készülék biztonságosabb üzemvitelét is elősegíti szabályozástechnikai szempontból. A hazai ipar is gyártja ennek a multiflash készüléknek egy valamivel bonyolultabb formáját, ahol a viszonylag nagytérbe történő befojtás helyett az elpárolgó folyadék rövid, folyamatosan bővülő zárt csatornában áramlik és a zárt csatornában a fojtás miatt kiváló gőzök a centrifugális erő által válnak el a folyadéktól, illetve az oldott anyagot is tartalmazó cseppektől. A gőzök átáramlanak a kondenzátorba, míg a folyadék megy a következő fokozat fojtóeleméhez, a következő bővülő zárt csatornához, (lásd 153.968 illetve 156.428-as magyar szabadalmak). Azonban ezzel az eljárással egy készüléken belül a nagy tér nehezen pótolható, mivel a folyamatosan bővülő zárt csatornában fokozatonként változó nyomásesés által létrehozott forrás és elválasztás egyidejűleg kell, hogy lejátszódjon. Természetesen ez fokozatonként változó geometriájú zárt csatorna kialakítást igényel. A két folyamat forrás és elválasztás egyidejűleg nehezen biztosítható annál is inkább, mivel a csatorna hossza a kis méretre törekvés eredményeképpen korlátozva van. Ezért a cseppleválasztás biztonságossá tételére célszerű még külön cseppleválasztót is betervezni. E kettős folyamat különválasz2 tására az EE-2624 OTH ügylratszámon szereplő találmányi bejelentésben úgynevezett "flashing device' t alkalmaztak a feltalálók, amely tulajdonképpen bonyolítja a konstrukciót, annál Is inkább, mivel ezeket is változtatni kell fokozatonként. Fentiek szerint tehát hatásos elválasztás a készülék méretének növelése nélkül ezzel a módszerrel, csak anyagonként méretezett, és kísérletileg bemért nagypontossággai gyártott, bonyolult kialakítású fojtóelemmcl oldható csak meg. E fojtóelemsomak nagy hátránya még az is, hogy a fojtás során felszabaduló gőzök - éppen a fojtás miatt - a felmelegedő oldat által hűtött kondenzátorban lejátszódó hőcseréhez veszítenek a hasznos hőmérsékletkülönbségben. Ha figyelembe vesszük, hogy a fojtáson létrejövő hőmérsékletesés átlagosan 3,5 K°/fokozat, a szokásos hőátadási hőmérsékletkülönbség 6 K°, így a fojtáson létrejövő hőmérsékletezés miatt közelítőleg 40%-kal több kondenzátorfelületet kell beépíteni, A legjelentősebb költségtényező az elgőzölögtető telepeknél pedig éppen a hőcserélőfelü let. A fentiek miatt ez a módszer gyakorlatilag megmaradt a tengervízsótalanítóknál, univerzálisan nem tudott elterjedni annak ellenére, hogy gazdaságossága még jelen állapotában is bizonyított, (lásd: Gmelin, Water Desalting Suppl. Vol. 1.96 .p) Jelen találmány célja olyan újítások bevezetése a fenti elvű készüléken, amelynél a fojtóelem egyszerű, így az általánosan felhasználható legyen minden áramlásra kényszeríthető folyadéknál, oldatnál; továbbá ez az új fojtóelemsor lehetővé tegye azt, hogy a készülék működésében a fojtás miatt hőmérsékletkü, lönbségveszteség ne lépjen fel, így az termodinamikailag optimálisan legyen kialakítva. Ezt a kettős célt azáltal érjük el, vagyis a találmány lényege az, hogy kényszercirkulációs folyamatos nyitott felszínű forráscs áramlást valósítunk meg, mégpedig annak is a már ismert gyűrűs áramlásnál domináló-erő által meghatározott, rendezett hidrodinamikai áramlási formáját, a viszonylag nagy felületen elpárolgó oldószergőzöket az áramlási irányra merőlegesen elvezetjük a kondenzátorba, ahol a már ismert módon a felmelegedő oldat által hűtve kondenzáltatjuk. A nyitott felszínű forráscs áramlás miatt fojtást azáltal kap a telített folyadék, hogy a kigőzölögtető tér falával, vagy az abba behelyezett szilárd anyag felületével érintkezik, súrlódik, a súrlódási munkát pedig a nyomáskülönbség fedezi. Tekintettel arra, hogy az áramlási nyomásgradiens közelítőleg végig állandó jvagyis az áramlási irányú nyomásfüggvénynek semmilyen szingularitása nincs, igy az áramlási sebesség is közelítőleg állandó. Mindezek az áramlási irányú hőmérsékletfüggvényében azt jelentik, hogy abban semmilyen ugrás nincs, a hőmérséklet folyamatosan csökken, amely végtelen nagy számú fokozati elemnek, fojtásnak felel meg, vagyis a teljes hőmérsékletesés hajtóerőként jelentkezik a kondenzátorban lejátszódó hőcseréhez. A kétfázisú áramlásnál működő erők által létrehozott falhatás előnyeit azáltal használjuk ki, illetve tesszük biztonságosabbá a készülék működéséit hogy eg}'részt a kigőzölögtető teret spriál alakban feltekercseljük, másrészt a kipárolgást biztosító nyűt folyadékfelszín felületét olyan agyra választjuk, hogy felületéről cseppelhordás ne legyen. Hangsúlyozni kívánjuk, hogy a választott áramlási formával nem buborékos forrást, hanem folyamatos felületi elpárolgást valósítunk meg. A multiflash besűritők közegvezetésének megfelelően a kigőzölögtető térrel párhuzamosan vezetjük a felmelegedő oldatot zárt térben, de annak áramlási fai-194.062 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
