Сатуратор для свеклосахарного производства

 

Изобретение относится к сахарному производству, а конкретно к устройствам для очистки жидких полупродуктов, и может быть использовано при очистке диффузионного сока и клеровки сахара-сырца в различных схемах очистки сахарного производства. Сатуратор содержит цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженный технологическими патрубками и размещенными в его нижней части перфорированными перегородками в виде упругих мембран для диспергирования потока сатурационного газа, и расположенное в верхней части цилиндрического корпуса устройство для отделения капель сока от сатурационного газа. Последнее представляет собой конус с продольными винтообразными канавками на внутренней поверхности, прикрепленными большим основанием к стенке цилиндрического корпуса с образованием снаружи полости для сбора выделившихся капель, сообщенной с полостью цилиндрического корпуса, расположенной под усеченным конусом. Полость для сбора выделившихся капель сообщена с полостью цилиндрического корпуса, расположенной под усеченным конусом, посредством по меньшей мере четырех диаметрально противоположно размещенных гибких сливных трубок, заглушенных на нижнем торце. В стенке каждой трубки по длине выполнены сужающиеся сопла для подвода сока из полости сбора на внутреннюю поверхность цилиндрического корпуса и образования на ней пленки жидкости. Изобретение позволяет снизить потери тепла в процессе сатурации и тем самым уменьшить энергозатраты на процесс. 2 ил.

Изобретение относится к сахарному производству, а конкретно к устройствам для очистки жидких полупродуктов, и может быть использовано при очистке диффузионного сока и клеровки сахара-сырца в различных схемах очистки сахарного производства.

Известен сатуратор для свеклосахарного производства (см. авт. св. 1428766, М. кл. С 13 D 3/04, 1986), содержащий цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженный технологическими патрубками и размещенными в его нижней части перфорированными перегородками в виде упругих мембран для диспергирования потока сатурационного газа, и расположенное в верхней части цилиндрического корпуса устройство для отделения капель сока от сатурационного газа.

Недостатком данного сатуратора является непроизводительная потеря сатурационного сока в результате малоэффективного отделения капель усеченным конусом от парогазового потока, выбрасываемого в атмосферу, т.к. часть потока проходит мимо усеченного конуса, не контактируя с ним.

Известен сатуратор для свеклосахарного производства (см. патент РФ 1787166, МПК С 13 D 3/04, 1993, БИ 1), содержащий цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженный технологическими патрубками и размещенными в его нижней части перфорированными перегородками в виде упругих мембран для диспергирования потока сатурационного газа, и расположенное в верхней части цилиндрического корпуса устройство для отделения капель сока от сатурационного газа, представляющее собой усеченный конус с продольными винтообразными канавками на внутренней поверхности, прикрепленный большим основанием к стенке цилиндрического корпуса с образованием снаружи полости для сбора выделившихся капель, сообщенной с полостью цилиндрического корпуса, расположенной под усеченным конусом.

Недостатком известного сатуратора является энергоемкость процесса сатурации, обусловленная значительными теплопотерями через вертикальную стенку цилиндрического корпуса сатуратора, что вызвано малым суммарным термическим сопротивлением материала конструкции и пограничного слоя стекающей с усеченного конуса жидкости.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение тепловых потерь в процессе сатурации путем увеличения суммарного термического сопротивления цилиндрического корпуса сатуратора при возрастании поверхности жидкости, стекаемой с устройства для отделения капель сока от сатурационного газа в виде усеченного конуса, за счет увеличения количества гибких сливных трубок (вместо одной сливной трубки согласно прототипу по меньшей мере четыре диаметрально расположенные гибкие сливные трубки).

Технический результат снижения тепловых потерь в процессе сатурации достигается тем, что в сатураторе для свеклосахарного производства, содержащем цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженном технологическими патрубками и размещенными в его нижней части перфорированными перегородками в виде упругих мембран для диспергирования потока сатурационного газа, и расположенным в верхней части цилиндрического корпуса устройством для отделения капель сока от сатурационного газа, представляющим собой усеченный конус с продольными винтообразными канавками на внутренней поверхности, прикрепленный большим основанием к стенке цилиндрического корпуса с образованием снаружи полости для сбора выделившихся капель, сообщенной с полостью цилиндрического корпуса, расположенной под усеченным конусом, полость для сбора выделившихся капель соединена с полостью цилиндрического корпуса, расположенной под усеченным конусом, посредством не менее чем четырех диаметрально размещенных гибких сливных трубок, заглушенных в нижней части и имеющих отверстия, равномерно расположенные вдоль длины каждой из трубок, при этом отверстия выполнены в виде сужающихся сопел, меньшие основания которых находятся со стороны внутренней поверхности цилиндрического корпуса сатуратора.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый сатуратор, продольный разрез; на фиг. 2 - элемент гибких сливных трубок с отверстиями в виде сужающихся сопел.

Сатуратор для свеклосахарного производства состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с верхней частью 2 и коническим днищем 3, устройства для отделения капель сока от сатурационного газа в виде усеченного конуса 4, герметично укрепленного на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 в верхней части 2 и образующего с последней полость 5, которая сообщается с нижней частью цилиндрического корпуса 1 посредством по меньшей мере четырех диаметрально расположенных гибких сливных трубок 6, входные отверстия которых расположены в нижней точке полости 5, а выходные - заглушены и находятся под верхней перфорированной перегородкой 7, кольцевого барбатера 8, укрепленного под устройством для отделения капель сока от сатурационного газа в виде усеченного конуса 4, трубопровода 9 для дефекованного сока, перфорированных перегородок 7, размещенных по высоте внутри нижней части цилиндрического корпуса 1 и выполненных в виде гибких мембран, трубопроводов 10 для подачи сатурационного газа и 11 для отвода сатурационного сока, патрубка 12 для сброса парогазового потока в атмосферу.

Устройство для отделения капель сока от сатурационного газа в виде усеченного конуса 4 имеет на внутренней поверхности продольные винтообразные канавки 13, а соотношение в усеченном конусе между меньшим и большим основаниями находится в интервале 1/5-1/7, что определяется при известных скоростях парогазовых потоков сатурационных котлов изменением плотности парогазового потока при движении его вдоль усеченного конуса.

Гибкие сливные трубки 6 имеют расположенные вдоль них отверстия 14 в виде сужающихся сопел с меньшим основанием 15 и большим 16.

Сатуратор для свеклосахарного производства работает следующим образом.

Дефекованный сок по трубопроводу 9 подается в цилиндрический корпус 1 и в виде каскада течет вниз. Сатурационный газ по трубопроводу 10 поступает под нижнюю перфорированную перегородку 7, равномерно распределяется по сечению аппарата, проходит через перфорацию упругих мембран 7, способствующих разделению его на мелкие частицы, в результате увеличивается поверхность контакта газа и сока. Отсатурированный сок отводится по трубопроводу 11, а отработанный сатурационный газ в виде парогазового потока, увлекая капли сока различной дисперсности, поднимается в верхнюю часть 2 цилиндрического корпуса 1 и затем поступает во входное отверстие устройства для отделения капель сока от сатурационного газа в виде усеченного конуса 4.

Капли сока различной дисперсности с парогазовым потоком движутся, контактируя с внутренней поверхностью устройства для отделения капель сока от сатурационного газа 4. В результате уменьшения проходного сечения усеченного конуса 4 возрастает скорость движения парогазового потока, и капли сока оттесняются к внутренней стенке усеченного конуса 4 и попадают в продольные винтообразные канавки 13, где под воздействием возросшего гидравлического сопротивления винтообразных канавок резко уменьшают свою скорость, сталкиваются между собой, укрупняются, становятся "ядрами конденсации" парогазового потока. Закручивание в продольных винтообразных канавках 13 более плотного пограничного слоя приводит к вращательному движению всей массы парогазового потока с каплями сока различной дисперсности перед выходным отверстием усеченного конуса 4. При этом процесс закрутки наблюдается при малых скоростях парогазового потока, причем чем выше плотность обрабатываемой парогазовой смеси, тем при меньшей скорости обеспечивается вращательное движение потока перед выходом из сужающегося сопла 4.

Вращательное движение массы парогазового потока с каплями сока перед входным отверстием усеченного конуса 4 снижает вероятность проскока части парогазового потока, находящегося в центре цилиндрического корпуса 1, без обработки. Кроме того, после выхода из меньшего отверстия усеченного конуса парогазовый поток внезапно расширяется, что приводит к небольшому снижению температуры и дополнительному отделению мелкодисперсных капелек сока, которые попадают в полость 5 и, собираясь там, стекают по гибким сливным трубкам 6, а отработанный, очищенный от капелек сока газ выбрасывается через патрубок 12 в атмосферу. Расположение сливных трубок 6 диаметрально противоположно непосредственно по внутренней поверхности вертикального цилиндрического корпуса 1 приводит к тому, что под действием гидростатического давления, обусловленного наличием накапливаемых мелкодисперсных капелек жидкости из-за заглушенного нижнего конца, они начинают, изгибаясь, перемещаться, омывая внутреннюю поверхность вертикального цилиндрического корпуса 1 истекающими из сужающихся сопел 14 струйками сока. В результате образуется пленка жидкости, являющаяся дополнительным термическим сопротивлением передачи тепла из внутреннего объема сатуратора в окружающую среду.

Кроме того, укрупненные капли сока, собравшиеся на внутренней стороне усеченного конуса 4, стекают по продольным винтообразным канавкам 13 к входному отверстию последнего, а затем стекают вниз, образуя также тонкую равномерную пленку жидкости на внутренней поверхности вертикального цилиндрического корпуса 1. Совместное образование термоизолирующей пленки мелкодисперсными каплями, собираемыми как на внутренней поверхности устройства для отделения капель сока от сатурационного газа 4, так и в полости 5, приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи через вертикальный цилиндрический корпус 1, что сокращает теплопотери процесса сатурации. Выполнение сужающихся сопел 14 таким образом, что меньшее основание 15 контактирует с внутренней поверхностью вертикального цилиндрического корпуса 1, обеспечивает не только реактивное действие вытекаемой струи, но и предотвращает поступление сатурационного газа в гибкие сливные трубки 6, т.к. меньшее основание 15 обладает большим гидравлическим сопротивлением, чем основание 16.

При высокой степени пенообразования сатурационного сока через кольцевой барбатер 8 подается пар для снижения уровня пены.

Оригинальность технического решения заключается в том, что обеспечивается снижение энергозатрат процесса сатурации за счет увеличения термического сопротивления цилиндрического корпуса сатуратора путем образования пленки жидкости при суммарном сборе мелкодисперсных капелек очищаемого сока на внутренней и внешней поверхностях усеченного конуса с последующим равномерным распределением ее как посредством гибких сливных трубок, которые перемещаются под воздействием струек, стекающих из отверстий, так и в результате стекания жидкости в виде мелкодисперсных капелек из продольных винтообразных канавок.

Формула изобретения

Сатуратор для свеклосахарного производства, содержащий цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженный технологическими патрубками и размещенными в его нижней части перфорированными перегородками в виде упругих мембран для диспергирования потока сатурационного газа, и расположенное в верхней части цилиндрического корпуса устройство для отделения капель сока от сатурационного газа, представляющее собой усеченный конус с продольными винтообразными канавками на внутренней поверхности, прикрепленный большим основанием к стенке цилиндрического корпуса с образованием снаружи полости для сбора выделившихся капель, сообщенной с полостью цилиндрического корпуса, расположенной под усеченным конусом, отличающийся тем, что в цилиндрическом корпусе диаметрально противоположно расположены по меньшей мере четыре гибкие сливные трубки, заглушенные на нижнем торце, при этом в стенке каждой трубки по длине выполнены сужающиеся сопла для подвода сока из полости сбора на внутреннюю поверхность цилиндрического корпуса и образования на ней пленки жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2