Пленочный аппарат

 

Изобретение относится к роторным пленочным аппаратам, используемым для проведения процессов тепломассообмена при обработке вязких и термолабильных продуктов , и может быть использовано в пищевой промышленности для выпаривания соков, глицериновой воды, пектиновых экстрактов и других подобных продуктов. Цель изобретения - интенсификация тепломассообмена за счет равномерного капельноструйного орошения пленки продукта за лопастью и увеличения межфазной поверхности . Роторный пленочный аппарат содержит вертикальный корпус с теплообменной рубашкой, роторе лопастями, имеющими окна для перетока обрабатываемой жидкости, распределительные пластины, установленные на нерабочей поверхности лопастей . Распределительная пластина выполнена перфорированной и установлена между окнами и концом лопасти. Плотность перфорации увеличивается по длине распределительной пластины в сторону, противоположную направлению вращения вала ротора, причем часть поверхности распределительной пластины, примыкающая к лопасти, выполнена сплбшной, поверхность распределительной пластины, обращенная к оси аппарата, снабжена дополнительными ребрами, установленными равномерно по высоте лопасти расположенными перпендикулярно поверхности распределительной пластины. Отношение длины распределительной пластины и расстояния между концами соседних лопастей составляет 0,3 - 0,7, отношение длин сплошного и перфорированного участков распределительной пластины составляет не более 0,5. 2 ил. Ё О 4 00 СЯ Ю СП

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ЦНПИ0ч ИЦЛИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4695465/26 (22) 26.05.89 (46) 15.05,91. Бюл.%18 (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности и Научно-производственноеобаединение "Масложирпром" (72) С.А.Лисер, А,Г,Сабуров, В.Н.Лепилин, В.В.Ключкин, К.М,Федоров и B.Ï.Ìåòêèí (53) 66.015.23 (088.8) (56) Коган В.Б. и др. Оборудование для раздела смесей под вакуумом.-Л.: Машиностроение, 1976, с. 308 — 309, 375.

Олевский В.M. и др. Роторно-пленочные тепломассообменные аппараты. — М.: Химия, 1977, с. 206, 164, рис.11 — 12, Авторское свидетельство СССР

М 768404, кл. В 01 О 3/30. 1987. (54) ПЛЕНОЧНЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к роторным пленочным аппаратам, используемым для проведения процессов тепломассообмена при обработке вязких и термолабильных продуктов, и может быть использовано в пищевой промышленности для выпаривания соков, глицериновой воды, пектиновых экс- . трактов и других подобных продуктов. Цель изобретения — интенсификация тепломассообмена за счет равномерного капельноИзобретение относится к роторным пленочным аппаратам, используемым для проведения процессов тепломассообмена при обработке вязких и термолабильных продуктов, и может быть использовано в пищевой промышленности для выпаривания соков, глицериновой воды, пектиновых экстрактов и других подобных продуктов.

Цель изобретения — интенсификация тепломассообмена за счет равномерного капельно-струйного орошения пленки про. Ж 1648525 А1 ся)л В 01 D 3/30 Ж0 струйного орошения пленки продукта за лопастью и увеличения межфазной поверхности. Роторный пленочный аппарат содержит вертикальный корпус с теплообменной рубашкой, ротор с лопастями, имеющими окна для перетока обрабатываемой жидкости, распределительные пластины. Установленные на нерабочей поверхности лопастей. Распределительная пластина выполнена перфорированной и установлена между окнами и концом лопасти. Плотность перфорации увеличивается по длине распределительной пластины в сторону, противоположную направлению вращения вала ротора, причем часть поверхности распределительной пластины, примыкающая к лопасти. выполнена сплошной, поверхность распределител ь ной пластин ы, обращенная к оси аппарата, снабжена дополнительными ребрами; установленными равномерно по высоте лопасти расположенными перпен) дикулярно поверхности распределительной пластины, Отношение длины распределительной пластины и расстояния между концами соседних лопастей составляет 0.3—

0,7, отношение длин сплошного и перфорированного участков распределительной пластины составляет не более 0.5. 2 ил. дукта за лопастью и увеличения межфазной поверхности.

На фиг.1 изображен пленочный àïïàрат, общий вид; на фиг.2 — сечение А —. А на фиг.1.

Устройство содержит вертикальный корпус 1 с теплообменной рубашкой 2, ротор 3, состоящий из вала 4, на котором установлены лопасти 5, Последние установлены на валу 4 жестко и так, что между концом 6 лопасти 5 и внутренней поверхностью корпу1648525

20

30

40

55 са 1 образован фиксированный зазор, Аппарат снабжен сепарационной 7 и разгрузочной 8 камерами, патрубками ввода исходного продукта 9, выхода готового продукта 10, ввода греющего пара 11, выхода конденсата 12 и выхода вторичного пара 13.

На валу 4 ротора 3 установлен отбойный диск 14 для отделения капель продукта из вторичного парэ. Вдоль лопасти 5 выполнены окна 15для перетока жидкости, На нерабочей поверхности 16 лопасти 5 между окнами 15 и концом 6 лопасти 5 установлена распределительная пластина 17, расположенная эквидистантно внутренней поверхности корпуса 1.

Распределительная пластина 17 может устанавливаться и так, что по мере удаления от лопасти 5 расстояние между распределительной пластиной 17 и внутренней поверхностью корпуса 1 монотонно убывает. При этом движению жидкости по распределительной пластине 17 способствует центробежная сила, что особенно важно при обработке вязких продуктов.

Распределительная пластина 17 выполнена перфорированной, перфорация выполнена в виде отверстий 18, плотность перфорации (отнашение площади сечения отверстий перфорации к общей паверхности участка пластины) увеличивается па длине распределительной пластины 17 в сторону, противоположную направлению вращения вала 4 ротора 3. Участок 19 распределительной пластины 17, примыкающий к лопасти 5, выполнен сплошным (не содержит перфорации).

На поверхности 20 распределительной пластины 17 равномерно по высоте лопасти

5 установлены дополнительные ребра 21, расположенные в плоскости, перпендикулярной поверхности 20 распределительной пластины 17, Привод ротора осуществляется через клинаременную передачу 22, Аппарат работает следующим образом.

Обрабатываемый продукт поступает в аппарат через патрубак 9 и распределяется лопастями 5 по внутренней поверхности корпуса 1. Лопасти 5 собирают жидкость с рабочей поверхности в носовые волны, при этом часть жидкости из носовой части волны перетекает через окна 15 и попадает на поверхность 20 распределительной пластины 17, жидкость, растекаясь, под действием центробежной силы по поверхности распределительной пластины 17, достигает отверстий перфорации 18 и сбрасывается в виде капель и струй на пленку продукта за лопастью. При этом пленка, течение которой по мере удаления лопасти, начинает переходить из вихревого в спокойное, получает дополнительные импульсы от сбрасываемых струй и капель продукта, причем с возрастающей частотой, вызванной неравномерной плотностью перфорации распределительной пластины 17.

Дополнительные ребра 21 препятствуют проскоку жидкости вдоль распределительной пластины 17 по направлению к разгрузочной камере 8, что исключает неравномерность пребывания продукта в зоне обработки.

Расположение перфорированной распределительной пластины 17. между окном

15 и концом лопасти 5 обеспечивает подачу части продукта на поверхность 20 распределительной пластины 17, обращенную к оси аппарата, Продукт, распределяясь по поверхности 20, истекает через отверстия 18 перфорации в направлении внутренней поверхности корпуса 1, При этом под действием центробежных сил происходит дробление продукта .на капли, которые

"бомбардируют" поверхность пленки про-. дукта за лопастью, вызывают ее турбулизацию, повышая тем самым интенсивность тепломассообменэ нэ греющей поверхности. Кроме того, происходит увеличение межфазной поверхности за счет перераспределения части объема носовой волны в пленочный и капельный потоки, что способствует возрастанию массообмена между жидкой и парогазовой фазами.

Увеличение плотности перфорации по длине распределительной пластины 17 в сторону, противоположную направлению вращения вала 4 ротора 3, вызывает повышение частоты выброса капель жидкости на пленку продукта по мере удаления лопасти, т.е. в направлении успокоения вихревого течения жидкости, Это позволяет поддерживать активный -режим течения пленки продукта на всем протяжении от лопасти до последующей носовой волны.

Наличие дополнительных ребер 21, установленных равномерно по высоте лопасти 5 и расположенных перпендикулярно поверхности распределительной пластины

17, позволяет исключить проскок необработанного продукта па распределительной пластине 17 вдоль оси аппарата к разгрузочной камере 8.

Соотношение длины распределительной пластины 17 и расстояния между концами лопастей 5 составляет 0,3 — 0,7. При соотношении менее 0,3 капельна-струйное орошение осуществляет "бомбардировку" вихревой зоны, в которой интенсивность циркуляции и без того велика, поэтому интенсификация тепламассаобмена не достигается, При r,oîòíoøåíèè более 0,7

1648525

20

30

40 капельно-струйное орошение осуществляет

"бомбардировку" носовой волны, что опятьтаки лишено смысла из.-за наличия интенсивной циркуляции жидкости в носовой волне и значительной толщины слоя жидкости (по сравнению с объемом жидкости капельно-струйного орошения).

Наличие сплошного участка 19 на распределительной пластине 17, и римы кающего к лопасти 5. обеспечивает сброс капель на пленку продукта на удалении от лопасти (там где начинается. затухание вихревого течения и ухудшение условий тепломассообмена). Для определения длины участка релаксации вихревого течения были проведены исследования по изучению распределения давления в пленке жидкости и роторном пленочном аппарате. Пульсации давления в пленке фиксировались высоко. чувствительным, малоинерционным тензометрическим датчиком 2Ч ЭД-5-0,5, встроенным в стенку корпуса заподлицо с внутренней поверхностью. Эксперименты проводились водными растворами глицерина. Длину участка релаксации вихревого течения определяли по затуханию пульсаций давлений за лопастью.

Установлено, что соотношение длин сплошного и перфорированного участков распределительной пластины должно быть не более 0,5. При соотношении укаэанных длин более 0,5 течение пленки успевает перейти от вихревого к спокойному до подхода перфорированного участка пластины, что снижает интенсивность тепломассообмена. .Таким образом, предлагаемый аппарат позволяет интенсифицировать тепломассообменные процессы при обработке вязких и термолабильных продуктов путем перераспределения части объема носовых волн в пленочный и капельно-струйный потоки, увеличивая тем самым межфазную поверх.; ность. Кроме того, к перемешиванию продук- . . та лопастями добавляется капел ьно- струйное воздействие на пленку за лопастью;

Аппарат опробован на примере про-,, цесса концентрирования глицериновых растворов. Для известной и предлагаемой конструкций аппарата, имеющих площадь рабочей поверхности 2,0 м, удельный паросьем составляет соответственно 155 и

190 кгlм ч (температура греющего пара

2 в рубашке обогрева 138ОС, температура

12 (ной глицериновой воды на входе в аппарат в обоих случаях составляла 98"С).

Это повышение интенсивности тепломассообмена при концентрировании глицериновой воды равносильно увеличению примерно на 20 — 25О(, производительности (no исходному раствору) предлагаемой конструкции аппарата по сравнению с известной.

Формула изобретения

Пленочный аппарат, содержащий вертикальный корпус с теплообменной рубашкой, ротор с лопастями, имеющими окна для перетока обрабатываемой жидкости, распределительные пластины, установленные на нерабочей поверхности, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения интенсивности тепломассообмена путем равномерного капельно-струйного орошения пленки продукта за лопастью и увеличения межфазной поверхности, распределительная пластина установлена между окнами и концом лопасти и выполнена перфорированной, с плотностью перфорации, увеличивающейся по ее длине в сторону, противоположную направлению вращения вала ротора, при этом часть поверхности распределительной пластины, примыкающая к лопасти, выполнена сплошной, поверхность распределительной пластины. обращенная к оси аппарата, снабжена ребрами, установленными равномерно по высоте лопасти и расположенными перпендикулярно поверхности распределительной пластины, соотношение длины распределительной пластины и расстояния между концами соседних лопастей составляет 0,3 -0,7, соотношение длин сплошного и перфорированного участков распределительной пластины составляет не более 0,5.

1648525

Редактор И. Горная

Заказ 1478 Тираж 440 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

13

Составитель С.Баранова

Юиг2

Техред М.Моргентап Корректор О.Кравцова