Устройство для нагревания сепарируемых суспензий и эмульсий
Изобретение относится к аппаратуре для нагревания и разделения жидких сред и позволяет повысить производительность процесса нагрева и упрощения процесса сепарирования суспензий и эмульсий путем совмещения нагрева и выделения газов из жидкой среды. Устройство содержит распределитель 1 пара в виде вертикальной цилиндрической трубы с равномерно расположенными отверстиями 4 и размещенный внутри кожуха 2, имеющего патрубки 3 для подачи пара. Отверстия 4 выполнены под углом с наклоном в одну сторону относительно радиальных линий в поперечном сечении и в сторону потока -жидкости. В верхней части распределителя установлен приемник 5 с выводными трубами для жидкости 6 и газа 7, причем торец трубы распределителя расположен в приемнике выше нижней трубы б для отвода жидкости и ниже верхней трубы 7 для отвода газов. К нижней части распределителя 1 присоединена U-обрззная труба 8. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4805809/26 (22) 26.03.90 (46) 15.05.92, Бюл, N 18 (71) Новополоцкий политехнический институт им. Ленинского комсомола Белоруссии (72) А.В.Губанов (53) 621.928(088.8) (56) Бортников И.И., Босенко А.М, Машины и аппараты микробиологических производств, Минск, 1982, с. 103-104. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ СЕПАРИРУЕМЫХ СУСПЕНЗИЙ И ЭМУЛЬСИЙ (57) Изобретение относится к аппаратуре для нагревания и разделения жидких сред и позволяет повысить производительность процесса нагрева и упрощения процесса сепарирования суспензий и эмульсий путем а Ы 1733109 А1
1733109 Изобретение относится к аппаратуре для нагревания и разделения жидких сред и может быть использовано во многих областях промышленности, в частности микробиологической для нагревания дрожжевой суспензии с одновременным выделением из нее газов. Известны нагреватели для нагрева различных жидких сред острым паром, например бесшумный сопловый. Бесшумный сопловый нагреватель размещается у дна емкости. Для устранения гидравлических ударов и лучшего перемешивания паровое сопло устанавливается в диффузоре, При вязких средах производительность этого аппарата резко падает. Требуется отстой газов. Нагрев среды в больших обьемах затруднен. Известен нагреватель типа нагревательной колонки для нагревания жидких сред, например для сепарируемых суспензий и эмульсий, содержащий распределиl тель пара, выполненный в виде цилиндрической трубы и установленный вертикально, причем перфорированная част распределителя с равномерно расположенными отверстиями размещена внутри кожуха с патрубками для подачи пара, Принцип нагрева среды основан на смешении жидкой среды с острым паром. Нестерильная жидкая среда подается вихревым насосом в распределитель пара— цилиндрическую трубу, Труба распределителя пара имеет множество отверстий диаметром 2 мм, через которые поступает острый пар. Среда нагревается от начальной температуры до заданной (130 — 140 С). Однако данное устройство не обеспечивает равномерный нагрев при подаче среды самотеком и в больших объемах. При самотечной подаче возникает ламинарное течение в трубе распределителя с разными скоростями пристенных слоев потока. Часть потока, имеющая меньшую скорость, нагревается до более высоких температур и при нагреве выше 100 С возникает местный перегрев. где пар не конденсируется и выбрасывается в атмосферу, вызывая гидроудары. Это ограничивает производительность нагрева, а также не обеспечивает равномерный нагрев по объему потока. Кроме того, в известной конструкции внутри трубы распределителя пара не удерживается постоянный уровень столба жидкости, что усложняет проведение устойчивого нагрева среды до заданной температуры, так как необходимы дополнительные устройства для регулирования расхода жидкости. После нагрева жидкой среды для последующего процесса сепарирования требуется от10 20 35 50 стой, так как известное устройство не обеспечивает выделения газов из суспензий и эмульсий, Целью изобретения является повыше5 ние производительности процесса нагрева и упрощение последующего процесса сепарирования путем совмещения процесса нагрева и выделения газов из жидкой среды. Поставленная цель достигается тем, что устройство для нагревания сепарируемых суспензий и эмульсий, содер>кащее распределитель пара, выполненный в виде вертикальной цилиндрической трубы с равномерно расположенными отверстиями и размещенный внутри кожуха, имеющего патрубки для подачи пара, снабжено U-образной трубой, присоединенной к нижней части распределителя, отверстия распределителя пара выполнены под углом с наклоном в одну сторону от радиальных линий в поперечном сечении и под углом наклона в сторону потока жидкости, в верхней части распределителя установлен приемник с выводными трубами для жидкости и газа, при5 чем торец трубы распределителя расположен в приемнике выше нижней трубы для отвода жидкости и ниже верхней трубы для отвода газов, U-образная труба служит гидрозатвором от проникновения воздуха в распределитель и поддерживает в нем постоянное давление при определенной температуре. Струи пара, направленные отверстиями с углом наклона в одну сторону от радиальной линии в поперечном сечении и в сторону потока создают вращательное движение потоку. При вращении в потоке возникают центробежные силы, которые отбрасывают жидкость к стенкам трубы, а газы вытесняются к центру, образуя газовый столб, Одновременно центробежные силы затормаживают движение пристенных слоes в осевом направлении. Струи пара, одновременно направленные в сторону 5 движения потока, усиливают динамику пристенных слоев, Верхний торец трубы распределителя пара расположен между верхней и нижней трубами приемника для того, чтобы жидкость на выходе из трубы распределителя не забрасывалась в трубу для отвода газа и для того, чтобы в нижней части образовать кольцевой сборник для . жидкости и этим не допустить перемешивания жидкости с газом на выходе из распре5 делителя. Вращательное движение потока по спирали позволяет выделить газы из жидкости, которые попадают в нагреватель с пенообразной массой или выделяются в процессе нагрева из жидкой среды. Уплотненные 1733109 пристенные слои потока и вращательное их движение ускоряют конденсацию струй пара, что дает возможность устойчиво осуществлять нагрев до заданной температуры в большихобъемах. За счет усиления динамики пристенных слоев потока уровень жидкости в U-образной трубе со стороны входа снижается относительно торца трубы распределителя. Это дает возможность устанавливать устройство на большей высоте и подавать на эту высоту жидкую среду без помощи насоса. Нагретая жидкая среда не требует отстоя„что упрощает непрерывный технологический процесс разделения суспензий и эмульсий сепарированием при более,качественном разделении и при больших нагрузках нэ сепаратор. На фиг. 1 изображено устройство для нагревания суспензий и эмульсий, общий вид; на фиг. 2 — перфорированная часть распределителя, поперечное сечение. Устройство содержит распределитель 1 пара в виде вертикальной цилиндрической трубы, размещенной внутри кожуха 2 с патрубками 3 для подачи пара. Отверстия 4 распределителя 1 пара расположены равномерно-и выполнены под углом с наклоном в одну сторону от радиальной линии в поперечном сечении и в сторону потока жидкости. Угол наклона может быть выбран 1 — ЗОО. В верхней части распределителя установлен приемник 5 с выводными трубами для жидкости 6 и газа 7. К нижней части распределителя 1 присоединена U-образная труба 8. Для отвода суспензий, эмульсий и промывки системы при профилактике и ремонте имеется патрубок 9. Устройство работает следующим образом. Жидкость самотеком поступает в U-образную трубу, заполняет распределитель и переливается в приемник 5, Ее уровень на входе устанавливается по высоте верхнего торца трубы распределителя. Пар по патрубкам 3 заполняет пространство распределителя по отверстиям трубы. При подаче жидкости струи пара, направленные отверстиями 4 с углом наклона, придают потоку вращательное и поступательное движение по спирали снизу вверх. Под действием центробежных сил жидкость на выходе иэ трубы распределителя разбрасывается на стенки приемника 5 и по ним стекает в кольцевой сборник, э из него в нижнюю трубу б для жидкости. Газ, вытесненный к центру трубы, свободно выходит в верхнюю трубу 7для газа. Уровень жидкости на входе U-образной трубы 8 понижается по мере повышения температуры среды за счет большей подачи пара и усиления динамики потоку, 10 35 50 Формула изобретения Устройство для нагревания сепарируемых суспенэий и эмульсий, содержащее но во всех случаях перекрывает вход воздуха в трубу распределителя. Пример. Распределители пара выполнены иэ трубы нержавеющей стали диаметром 310 мм, толщина стенок 3 мм, длина перфорированной части 1000-1200 мм, расстояние между отверстиями 10 мм, отверстия выполнены в каждом распределителе под разным углом наклона. Для определения четкости выделения газов из суспензий заме рялась температура стенок вы водн ых труб приемника. При четком выделении газов выводная труба для жидкости, заполненная на 1/2, 1/3 часть живого сечения потока, не прогревалась в верхней части до заданной температуры и в то же время верхняя труба для газа нагревалась до заданной температуры равномерно по всей поверхности, что подтверждает наличие выделения газов иэ жидкой среды. Производительность устройства определялась известным способом по показаниям датчика расхода суспензии на вторую стадию сепарирования. С целью упрощения изготовления распределителя диаметры отверстий выполнены уменьшающимися кверху по движению потока.. Результаты промышленных испытаний устройства.для нагревания сепарируемых дрожжевых суспенэий приведены в табл. 1. Из табл. 1 видно, что при углах наклона 0 град по прототипу уже при нагреве 80 С появляются гидроудары, тогда как при наличии наклона отверстий гидроударов не наблюдается, режим нагрева сохраняется стабильно, отделение газов обеспечивается. Производительность по нагреву возросла в 1,5 раза. В табл. 2 приведены сравнительные данные, полученные на стадии сепарирования при нагревании суспенэий непосредственно в емкости предлагаемым и известным устройствами, При подключении предлагаемого устройства на заводах БВК при одинаковом протоке и температуре нагрева количество работающих сепараторов уменьшается. Вследствие удаления иэ среды газов, разделение суспенэии сепарированием происходит более четко и устойчиво. П редла гае мое устройство позволяет повысить производительность по нагреву суспензии . и эмульсий, повысить производительность сепараторов при уменьшении потерь готового продукта. При этом упрощается процесс сепарирования. 1733109 Таблица 1 Таблица 2 Составитель А.Губанов Редактор Т.Лазоренко Техред ММаргентал Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö Заказ 1622 Тираж Подписное ВНИИПИ 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 распределитель пара, выполненный в виде вертикальной цилиндрической трубы с равномерно расположенными отверстиями и размещенный внутри кожуха, имеющего патрубки для подачи пара, о т л и ч а ю щ е- 5 е с я тем, что, с целью повышения производительности процесса нагрева и упрощения последующего процесса сепарирования путем совмещения нагрева и выделения газов из жидкой среды, оно снабжено U-образной 10 трубкой; отверстия распределителя пара выполнены под углом с наклоном в одну сторону от радиальных линий в поперечном сечении и под углом наклона в сторону потока жидкости, в верхней части распределителя установлен приемник с выводными трубами для жидкости и газа, причем торец трубы распределителя расположен в приемнике выше нижней трубы для отвода жидкости и ниже-верхней трубы для отвода газов, а к нижней части распределителя присоединена О-образная труба.
