Сатуратор для свеклосахарного производства

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

< 4 С 13 Р 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

® се о»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ „" ; " . l

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ S»E,) @О (21) 3477591/28-13 (22) 28. 07. 82 (46) 30.04.86. Вюл. М 16 (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт сахарной промьппленности (72) А.Ф. Немчин, Ю.Д. Головняк, Л. Г. Велостоцкий, !О.Â. Аникеев и В.А. Чубукин (53) 664.1.038.3 (088.8) (56) Логинов Н.Е. Пути усовершенствования очистки диффузионного сока. ВНИТО, 1940, с. 110.

Головняк Ю.Д. и др. Эффективные схемы очистки диффузионного сока.

M.: ЦНИИТЭИпищепром, 1975, с. 36.

Авторское свидетельство СССР

9 220044993366, кл. С 13 D 3/04, 1966. (54)(57) САТУРАТОР ДЛЯ СВЕКЛОСАХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА, включающий вертикальную емкость, расположенный внутри нее стакан, размещенный снаружи емкости циркуляционный трубо. 80 1227668 A 1 провод с насосом, установленное за ним на трубопроводе устройство для смешивания сока и сатурационного газа, лопастной сепаратор газа, патрубки для ввода и отвода сока и газа, отличающийся тем, что, с целью повьппения коэффициента использования углекислого газа и эффекта очистки сока, а также производительности аппарата, устройство для смешивания сока и сатурационногс газа состоит из укрепленного в циркуляционном трубопроводе суперкавитирующего лопастного статического смесителя и размещенного эа ним сверхзвукового сопла, при этом отверстия для подвода сатурационного газа в циркуляционном трубопроводе расположены за задними кромками лопастей смесителя, причем лопастной сепаратор газа установлен в верхней части стакана, а циркуляционный трубопровод подключен тангенциально к его нижней части.

1227668

Изобретение относится к сахарному производству, конкретно к устройствам для очистки жидких полуфабрикатов от несахаров,-и может быть использовано при очистке диффузионнсго сока и клеровки сахара-сырца в различных схемах очистки.

В сахарной промышленности известны.сатураторы системы Нагачевского, которые выполнены в виде цилиндрического корпуса с внутренним стаканом, подача газа осуществляется через барботер в нижнюю часть аппарата и через дополнительный барботер ва внутренний стакан.

Недостатками таких аппаратов являются большая длительность процесса сатурации (20-30 мин), низкий коэффициент использования газа,.

Известны также сатураторы, снабженные внутренним стаканом,с прямоточной подачей сока и газа (типа

Герке) и противатачнай подачей сока и газа, а также аппараты с внешней циркуляционной трубой (типа Дора).

Длительность процесса сатурации в таких. аппаратах также достаточно велика и составляет 15-20 мин, коэффициент использования сятурациснного газа невысок.

Наиболее близким по техническому решению к предложенному является сатуратор для свеклосахарнаго производства, включающий вертикальную емкость, расположенный внутри нее стакан, размещенный снаружи емкости циркуляционйый трубопровод,с насосом, установленное за ним на трубопроводе устройство для смешивания сска и сатурационного газа, лопастной сепаратор газа, патрубки для вводя и отвода сока и газа.

Устройство для смешивания сска и сатурацианного газа представляет со-бой эжектор.

В известном сатураторе нарушает=я равномерность распределения газа в соке, уменьшается поверхность раздела фаз между сахаросодержащим раствором и газом ввиду невозможности получения равномерной мелкодисперснай пузырьковой смеси в устройстве для смешивания сока и газа — инжектора. Это снижает коэффициент использования углекислого газа, эффект очистки и праизводительность сатуратора.

r>f 1

Целью изобретения является повышение эффекта очистки, коэффициента использования углекислого газа и ,производительности сатуратора.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном сатураторе, включающем вертикальную емкость, расположенный внутри нее стакан, размещенный снаружи емкости циркуляционный трубопровод с насосам, установленное за ним на трубопроводе устройство для смешивания сока и сатурационного газй, лопастной сепаратор газа, патрубки для ввода и отвода сока и газа, устройство для смешивания сока и сатурационного газа состоит из укрепленного в циркуляционном трубопроводе суперкавитирующего лопастного статического смесителя и размещенного за ним сверхзвукового сопла, отверстия для подвода сатурационнага газа в циркуляцианнам трубопроводе расположены за задними кромками лопастей смесителя причем лопастной сепаратор газа установлен в верхней части стакана, а циркуляционный трубопровод подключен тангенциально к его нижней части.

Ня фиг.1 изображен сатуратор, продольный разре.з", на фиг.2 — суперкавитирующкй статический смеситель, разрез ; на фиг.3 — сверхзвуковое сопла, разрез; на фиг.4 — сечение

А-А ня фиг.2, "на фиг.5 — лопастной сепаратор газа, общий вид, Сятурятар содержит вертикальную емкость 1 с расположенным внутри нее стаканом 2 и размещенным снаружи емкости циркуляционным трубопроводом

3 с насосом 4. За насосом 4 на трубопроводе 3 установлено устройство 5 для смешивания сока и сатурационного газа., которое состоит из укрепленного в циркуляционном трубопроводе 3 суперкавитирующего лопастного статическэго смесителя 6 и размещенного за йим сверхзвукового сопла 7. Суперкавитирующий лопастной статический смеситель 6 содержит неподвижно укрепленную в узкой цилиндрической части трубы типа Вентури 8 крыльчатку 9 с лопастями 1" клиновидного профиля, имеющими острую переднюю кромку 11.

Отверстия 12 для подвода сатурационного газа в циркуляцианном трубопроводе 3 расположены за задними кром1227668

25

35

55 ками лопастей 10 суперкавитирующего статического смесителя 6.

В верхней части стакана 2 установлен лопастной сепаратор 13.Циркуляционный трубопровод 3 подключен тангенциально к нижней части стакана 2 и к верхней части вертикальной емкости 1.

В циркуляционном трубопроводе 3 перед насосом 4 установлен патрубок

14 для подвода сока, а патрубок 15 для отвода сока и патрубки 16 и 17 для ввода и отвода сатурационного газа прикреплены к емкости 1.

За суперкавитирующим статическим смесителем 6 на расстоянии 2-5 диаметров циркуляционной трубы на входе в стакан 2 установлено сверхзвуковое сопло 7.

Сатуратор работает следующим образом.

Дефектованный сок через патрубок 14 поступает в циркуляционный трубопровод 3 и насосом 4 вместе с рециркулируемой массой сока подается в суперкавитирующий статический смеситель 6. В трубе типа Вентури 8 скорость сока увеличивается до 1012 м/с, и за лопастями 10 клиновидного профиля крыпьчатки 9 с помощью передних острых кромок 11 образуются кавитационные суперкаверны, в которые через отверстия 12 подсасывается сатурационный гаэ, подаваемый через патрубок 16. Сатурационный газ попадает в нестационарную зону замыкания суперкаверны, находящуюся в диффузорной части трубы типа Вентури 8, и в этой зоне образуется множество мелких пузырьков газа. Лопасти 10 крыльчатки 9 закручивают поток сока и в диффузорной части трубы Вентури 8 происходит интенсивное смешение сока и газа с образованием мелкодисперсной пузырьковой смеси. Размеры и количество пузырьков определяются режимом работы и конструктивными соотношениями суперкавитирующего статического смесителя 6, при этом длина суперкаверны может изменяться только в пределах диффузорной части трубы типа Вентури 8. Достаточную однородность мелкодисперсная пузырьковая смесь приобретает на расстоянии 25 диаметров циркуляционного трубопровода 3 от диффузорной части трубы типа Вентури 8 в зависимости от размера получаемых пузырьков. Затем полученная однородная мелкодисперсная пузырьковая смесь в сверхзвуковом сопле 7 разгоняется до скорости

20-30 м/с, превышающей скорость звука в такой среде, с образованием в критической части сопла 7 фронта ударных волн. При этом взаимодействие углекислого газа, входящего в состав сатурационного газа, с известью дефекованного сока значительно ускоряется, так как чем меньше размеры образующихся эа суперкавернами газовых пузырьков, тем больше давление внутри пузырька эа счет сил поверхностного натяжения и тем больше скорость растворения газа в жидкости. При проходе пузырьковой смеси через фронт ударной волны происходит ускорение не только процессов растворения газа, но и процессов образования частиц СаСО, и адсорбции на их поверхности несахаров.

Мелкодисперсная смесь жидкость— гаэ — твердое после обработки в сверхзвуковом сопле 7 попадает по касательной в стакан 2, где за счет действия центробежных сил происходит движение частиц осадка от центра к периферии, а газа наоборот — к центру, что спосоьствует дополнительному массообмену в системе жидкость— газ — твердое, при этом к моменту поступления смеси в лопастной сепаратор 13 отработанный газ собирается на оси стакана, образуя воронку.Лопасти сепаратора 13 дополнительно закручивают жидкость в стакане 2 и емкости 1, при этом сок окончательно освобождается от газа и последний через патрубок 17 отвода газа выводится в атмосферу. За счет эрлифтного эффекта ввиду разности плотности смеси внутри и снаружи стакана 2 в емкости 1 происходит дополнительная внутренняя вертикальная циркуляция смеси, причем скорость опускного движения снаружи стакана

2 не превьппает 0,1 м/с, что позволяет сформироваться осадку в агрегаты оптимальных для фильтрации размеров. Часть сока (с частицами осадка оптимальных размеров), равная объему дефекованного сока, поступающего в сатуратор, отводится через патрубок 15, установленный в нижней части емкости 1 в контрольный ящик.

При этом за счет вращательного дви- жения сока в емкости 1 наиболее

1227668 крупные частицы осадка собираются у стенок емкости 1 и попадают в нижнюю часть, откуда периодически выводятся через вентиль Ногачевского.

Основная масса сока с мелкими недостаточно сформировавшимися частицами направляется на внутреннюю рециркуляцию через стакан 2 и на наружную — через циркуляционный тру- бопровод 3 и насос 4. Вследствие многократного мелкодисперсного смешивания сока с газом, а также кавитационно-ударного воздействия на систему жидкость — газ — твердое происходит более интенсивное и равномерное наращивание частиц СаСО более полная адсорбция несахаров на их поверхности и более полное их осаждение.

Значительное ускорение массообменных процессов достигается в результате мелкодисперсного смешения газа с жидкостью, кавитационно-ударного воздействия на систему газ жидкость — твердое, увеличения относительных скоростей движения газ жидкость и жидкость — твердое.

Значительное ускорение процессов осаждения достигается.в результате опускного движения смеси снаружи

10 стакана 2 на стадии формирования осадка оптимальных размеров.

Предварительные. испытания показали, что длительность процесса

I сатурации в предлагаемом аппарате

15 "íèæàåòñÿ до 1,5-2,5 мин, при утили зации углекислого газа до 97Х, фильтрационный показатель осадка 22,5 и эффект очистки 38-42Х.

Применение изобретения позволит

20 увеличить производительность сатураторов в 2,5--3 раза при высоких технологических показателях очищаемого сока.

1227668 фиг. Р

Составитель Г. Лошкарева

Техред Н.Бонкало Корректор В. Синицкая

Редактор Л, Веселовская

Заказ 2264/28

Тираж 328 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул.Проектная,4