Сатуратор для свеклосахарного производства

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 13 0 3/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4909270/13 (22) 11,02.91 (46) 15.04.93. Бюл. ¹ 14 (71) Крымский институт природоохранительного и курортного строительства (72) Л.В.Белоущенко, А,Н,Ковальчук, В.Д.Лакиза и M. Н, Сы ровец (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1035068, кл. С 13 Р 3/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 616280, кл. С 13 0 3/04, 1978, (54) САТУРАТОР ДЛЯ СВЕКЛОСАХАРНОГО

ПРОИЗВОДСТВА (57) Использование: изобретение относится к сахарному производству, а именно к оборудованию для очистки сахаросодержащих растворов известково-углекислотным способом. Сатуратор включает вертикальный корпус с патрубками подвода дефекованноИзобретение относится к сахарному производству, а именно к оборудованию для очистки сахаросодержащих растворов известково-углекислотным способом.

Целью изобретения является повышение эффекта очистки, а также коэффициента использования сатурационного газа.

На чертеже показан сатуратор.

Сатуратор содержит вертикальный цилиндрический герметичный корпус 1 с коническим днищем 2, имеющий в нижней своей части патрубок 3 для подвода дефекованного сока и в средней части — патрубок 4 для подвода сатурационного газа, Внутри корпуса 1 в нижней части его по центру установ, Ж,„, 1808874 А1 го сока и сатурационного газа и отвода их иэ корпуса с гидравлическим пульсатором. В нижней части корпуса по его центру установлен резонатор, выполненный в виде стакана, внутренняя полость которого сообщена с патрубком подвода сатурационного газа. Процесс очистки дефекованного сока ведут на частоте пульсатора, совпадающей с собственной частотой колебательной системы "жидкость-газ", образованной раствором и заполняющим резонатор газом, Получаемый резонансный режим колебаний системы обеспечивает очень высокую интенсивность массообмена между соком и сатурационным газом за счет резкого увеличения гидродинамического давления в аппарате, мелкодисперсного распределения газа по всему объему жидкости и кавитационных процессов. 1 ил, лен резонатор в виде стакана 5, днища 6 которого обращено вверх, а открытый торец — вниз. Стакан (резонатор) 5 жестко закреплен внутри корпуса 1, например, на конце патрубка 4 подвода сатурационного газа, при этом внутренняя полость стакана 5 сообщена с полостью патрубка 4, В нижней части цилиндрической стенки корпуса 1 установлен патрубок 7, сообщающий внутреннюю полость корпуса с гидравлическим пульсатором. В коническом днище 2 сатуратора имеется патрубок 8 для отвода отсатурированного сока, снабженный контрольным ящиком 9. В крышке корпуса

1 установлен патрубок 10 для отвода газа с запорным клапаном 11, 1808874

Сатуратор работает следующим образом.

Через патрубок 3 при открытом верхнем клапане 11 заполня1от сатуратор дефекованным соком до уровня, составляющего

0,8-0,85 от полной высоты аппарата. Затем через патрубок 4 производят подачу свежего сатурационного газа, который заполняет полость резонатора 5 и выходит через его открытый нижний торец, Далее сатурационный газ, барботируя через слой сока, поступает в верхнюю (газовую) часть аппарата, при этом происходит замена состава газа над уровнем жидкости. После того как верхняя часть сатуратора будет целиком заполнена сатурационным газоМ(контроль может осуществляться, например, по времени подачи газа), закрывают клапан 11 верхнего патрубка 10. В данный момент внутренняя полость сатуратора герметизирована и заполнена дефекованным соком, над которым находится сатурационный газ, полость резонатора 5 также заполнена сатурационным газом, динамический контакт которого с жидкостью (соком) осуществляется через открытый торец стакана, При этом жидкость и находящийся в ней гаэ,.заполняющий ре-. зонатор, образуют нелинейную колебательную систему "жидкость-газ", в которой газ выполняет роль упругого элемента, а находящийся над ним столб жидкости — инерционного элемента. Затем включают гидравлический пульсатор, сообщающий через патрубок 7 пульсации давления заполняющей сатуратор жидкости (соку), в которой возбуждается переменное (динамическое) давление. Пульсации давления жидкости через открытый торец резонатора 5 передаются заполняющему его газу, вызывая колебания давления газа и периодические пульсации его объема. Динамическое взаимодействие жидкости и газа, осуществляемое при периодических изменениях их давления, обуславливает возбуждение колебаний нелинейной колебательной системы "жидкость-газ", сопровождающих турбулизацией объема жидкости. При этом частота колебаний образованной в сатураторе системы "жидкость-газ" находится в низкочастотном звуковом диапазоне в пределах 40-70 Гц и с достаточной точностью может быть определена по зависимости:

, Гц;

F К где F — площадь горизонтального сечения газонаполненного стакана, см2;

Q — объем газа, локализованного в полости стакана, см;

3, 50

55 рабочая среда находится в состоянии гидроэоля, т,е. гаэ в устойчивом мелкодисперсном состоянии равномерно распределен в объеме жидкости, за счет чего достигается максимальная площадь контакта жидкости и газовой фаз; резонансные пульсации системы "жидкость-газ" при высокой амплитуде. волн динамического давления возбуждают внут и корпуса мощные турбулентные пуль.ирующие потоки гидрозоля, обеспечива ощие ин и — высота столба жидкости над газом, см;

К вЂ” постоянная величина для данной колебательной системы.

5 Предварительной настройкой пульсатора устанавливают частоту пульсаций равной собственной частоте системы fc, при этом возбуждается резонансный режим колебательной системы, характеризующийся резким увеличением динамического давления в жидкости (e 4-5 раэ) и амплитуды пульсаций . газового объема в полости резонатора, В этих условиях жидкость в сатураторе резко турбулизируется и захватывает своей свободный газ из верхней части корпуса — происходит прорыв газа под уровень жидкости, которая, насыщаясь газом, мгновенно вскипает. Рабочая среда в сатураторе переходит в состояние гидрозоля, когда жидкость (сок) насыщена мелкодисперсными пузырьками газа, осуществляющими в ней интенсивные хаотические движения в условиях резких знакопеременных изменений давления в жидкости и ее интенсивных турбулентных

25 пульсаций. При этом наличие в жидкости дисперсного газа делает ее сжимаемой, что дополнительно увеличивает интенсивность резонансных пульсаций системы и турбулизацию (гидродинамическое возмущение) гаЗ0 эожидкостной среды, Резкое увеличение амплитуды волн динамического давления в жидкости при резонансных пульсациях системы вызывают также интенсивные кавитационные процессы — в отрицательные полупериоды пульсаций в жидкости возникает разрежение ниже значения упругости ее насыщенных паров, что приводит к образованию множества кавитационных пузырьков, которые, c>,llOrtbl

40 ваясь, усиливают турбулиэацию объема жидкости и дробление пузырьков находящегося в ней газа.

Таким образом, в предложенной конструкции сатуратора достигается очень высокая интенсивность массообмена между жидкостью (дефекованным соком) и сатурационным газом, что обуславливается совместным воздействием следующих факторов;

1808874 тенсивное перемешивание жидкости и газа по всему объему аппарата; периодическое образование и схлопывание кавитационных.пузырьков в рабочем объеме аппарата усиливает турбулизацию жидкости и степень диспергирования в ней газовой фазы.

Достигаемая в аппарате высокая интенсивность процесса массообмена между взаимодействующими жидкой и газовой фазами при высокой степени гидродинамического возмущения рабочей среды позволяет ускорить химические процессы при адсорбции сатураторного газа дефекованным соком. Высокая интенсивность массообмена обуславливает высокую степень пересыщения в растворе карбоната кальция и его интенсивную кристаллизацию с образованием большого количества однородных по размеру кристаллов карбоната кальция на начальной стадии массообмена, Это по.вышает эффект очистки сока и позволяет увеличить коэффициент утилизации газа. В прототипе для качественного распыливания дефекованного раствора его подают на форсунки под давлением 3-6 атм, в предложенной сатуратор раствор подается при нормальном давлении, а в рабочем процессе в условиях резонанса в аппарате создается повышенное динамическое давление, величина пиковых значений которого в положительные полупериоды составляет 1,51,8 ати при частоте резонансных пульсаций системы 45-70 Гц, По окончании процесса сатурации выключают пульсатор, сообщающий пульсации давления рабочему обьему аппарата: резонансные пульсации гидрозоля внутри корпуса прекращаются, истощенный газ вы ходит из жидкост3л в верхнюю часть корпуса. Затем производят подачу воздуха в аппарат через патрубок 10 при э ом роисходит отвод отсатурирова3 ного сока из сатуратора через трубопровод 8 и

KoHTpo33bH 3 ящик 9, По окончании ; >3(), $3

5 отсатурированного сока отключают 3од 3чу воздуха, при открытом клап.":не 11 вне н 3.-.3полняют корпус дефекованным соком и роизводят подачу сатурацио ного Заза с последующим включением гидропульг:Зто10 ра, При экспериментальной отраг3о,,. ройства рабочая емкость сатуратм>а ляла 80 л заливаемого дефекованна J

При времени интенсивного взаимодейг.. я

15 сока и сатураторного газа в резонан ом режиме равном 3-5 мин эффект очистки сока составлял не менее 35 .

Формула изобретен ия

Сатуратор для свеклосахарного произ20 водства, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженный патрубком для подвода дефекованного сока, патрубком для отвода отсатурированного сока в контрольный ящик, 25 подключенным у днищу, и патрубком для отвода сатурационного газа с запорным устройством, расположенным в верхней части корпуса, и устройство для подвода сатурационного газа, расположенное в нижней ча30 сти корпуса и подключенное к подающему трубопроводу, отличающийся тем, что, с целью повышения эффекта очистки сока, устройство для подвода сатурационного газа представляет собой резонатор, 35 выполненный в виде стакана, установленного центрально днищем вверх и подключенного к подающему газ трубопроводу, при этом корпус в зоне расположения резонатора снабжен патрубком, сообщающим его

40 внутреннюю полость с гидравлическим пульсатором для пульсации сока.

1808874

Составитель Л.Лошкарева

Техред М.Моргентал Корректор M.Êóëü

Редактор В.Трубченко

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

Заказ 1258 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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