Устройство для удаления влаги в вакууме
Владельцы патента RU 2316701:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)
Изобретение относится к аппаратам пищевой промышленности, а именно к оборудованию для концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания и сушки в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий и фермерских хозяйств. Устройство для удаления влаги в вакууме включает камеру испарителя с водяной рубашкой, электронагревателем и терморегулятором, установленную в ячейку, выполненную с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и вращения вокруг оси симметрии и оснащенную приводом колебательного движения под углом 180° вокруг оси симметрии, горизонтальный конденсатор, трубопровод, сборник конденсата и насос, причем в рассечку трубопровода, соединяющего горизонтальный конденсатор со сборником конденсата, включен вертикальный конденсатор. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности устройства за счет снижения температуры конденсата. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к аппаратам пищевой промышленности, а именно к оборудованию для концентрирования жидких и получения сухих пищевых продуктов путем их выпаривания и сушки в вакууме, и может быть применено в условиях малых предприятий, фермерских хозяйств, лишенных пароснабжения.
Известно устройство для удаления влаги, содержащее камеру испарения, конденсатор и вакуумный насос с вентилем, герметично соединенные между собой трубопроводом [1]. Однако данное устройство не позволяет достигать требуемого качества высушенного продукта при получении порошкообразных сухих веществ, что обусловлено пригоранием высушиваемого сырья к стенкам камеры испарителя.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для удаления влаги в вакууме, включающее камеру испарителя с водяной рубашкой, электронагревателем и терморегулятором, установленную в ячейку, выполненную с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и вращения вокруг оси симметрии и оснащенную приводом колебательного движения под углом 180° вокруг оси симметрии, горизонтальный конденсатор, трубопровод, сборник конденсата и насос [2].
Однако это устройство снабжено только горизонтальным конденсатором, осуществляющим конденсацию пара и частичное охлаждение конденсата, что ограничивает эффективность устройства.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении эффективности устройства за счет снижения температуры конденсата.
Это достигается тем, что в известном устройстве для удаления влаги в вакууме, включающем камеру испарителя с водяной рубашкой, электронагревателем и терморегулятором, установленную в ячейку, выполненную с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и вращения вокруг оси симметрии и оснащенную приводом колебательного движения под углом 180° вокруг оси симметрии, горизонтальный конденсатор, трубопровод, сборник конденсата и насос, в рассечку трубопровода, соединяющего горизонтальный конденсатор со сборником конденсата, включен вертикальный конденсатор.
Включение в вакуумную систему между горизонтальным конденсатором и сборником конденсата вертикального конденсатора приводит к снижению температуры конденсата, конденсации остатков пара, прошедшего через горизонтальный конденсатор, и увеличению эффективности устройства, позволяя осуществлять технологический процесс при более высоких скоростях выпаривания. В отличие от горизонтального конденсатора, предназначенного для конденсации пара и имеющего достаточно большие размеры, вертикальный конденсатор осуществляет охлаждение жидкости и имеет меньшие размеры.
На чертеже изображена схема устройства для удаления влаги в вакууме, подготовленного к работе, где 1 - камера испарителя; 2 - ячейка, имеющая две оси вращения; 3 - рабочие тела; 4 - паропровод; 5 - горизонтальный конденсатор; 6 - трубопровод; 7 - вертикальный конденсатор; 8 - сборник конденсата; 9 - вакуумный насос; 10 - вентиль; 11 - электронагреватель; 12 - терморегулятор; 13 - привод колебательного движения; 14 - рукоятка.
Устройство работает следующим образом.
Камеру испарителя 1, помещенную в ячейку 2, загружают рабочими телами 3 и высушиваемым материалом и соединяют ее паропроводом 4 с горизонтальным конденсатором 5. Горизонтальный конденсатор подсоединяют трубопроводом 6 к вертикальному конденсатору 7. Вертикальный конденсатор соединяют трубопроводом со сборником конденсата 8. Насос 9 подсоединяют вакуумным шлангом через вентиль 10 к сборнику конденсата и создают разрежение в системе порядка ˜0,1-10 Па. Электронагревателем 11 повышают температуру в камере испарителя, которую поддерживают на уровне 30-50°С, регулируя остаточное давление в системе с помощью вакуумного насоса при выпаривании и с помощью терморегулятора 12 при сушке. Через вертикальный и горизонтальный конденсаторы пропускают охлаждающую жидкость. По мере удаления влаги из высушиваемого продукта ось испарителя наклоняют с помощью рукоятки 14 до горизонтального положения, затем испаритель приводят в колебательное движение вокруг оси симметрии с помощью привода 13, вращающего ячейку на пол-оборота в противоположные стороны. В установившемся режиме вакуумный насос отключают, предварительно перекрыв вентиль.
Испытания проведены при дистилляции воды. В камеру испарителя объемом 40 л загружено 30 л водопроводной воды. Разрежение в системе ˜1 Па создавалось с помощью форвакуумного масляного механического насоса. Температура охлаждающей воды, подведенной к вертикальному конденсатору, составляла 16°С. Мощность, подведенная к испарителю, регулировалась в диапазоне N=4,4-11 кВт. В ходе испытания для известного и предложенного устройства измерялась температура конденсата и определялась производительность установки при разной величине подведенной мощности. Результаты испытаний приведены в табл.1.
| Таблица 1. | ||||
| N, кВт | Известное устройство | Предлагаемое устройство | ||
| tк, °С | W, л/ч | tк, °С | W, л/ч | |
| 4,4 | 28 | 6 | 18 | 6 |
| 8,8 | 38 | 12,4 | 20 | 12,4 |
| 11,0 | - | - | 21 | 16 |
Из табл.1 следует, что выпаривание с помощью известного устройства возможно при подведенной мощности до N=8,8 кВт. Увеличение мощности повышало температуру конденсата до tк=28°С при N=4,4 кВт и до tк=38°С при N=8,8 кВт. Производительность установки возрастала с мощностью, составляя W=6 л/ч при N=4,4 кВт и 12,4 л/ч при N=8,8 кВт. При мощности N=11 кВт процесс выпаривания оказался невозможным из-за интенсивного поступления пара из конденсатора в сборник конденсата и насос.
Подключение вертикального конденсатора, согласно заявляемому устройству, позволило снизить температуру конденсата до 18°С при мощности N=4,4 кВт и до tк=20°С при N=8,8 кВт. Повышение мощности до 11 кВт практически не изменило температуру конденсата tк=21°С, что позволило увеличить производительность установки до W=16 л/ч. Таким образом, снижение температуры конденсата привело к увеличению эффективности устройства.
Данное устройство позволяет повысить эффективность известного устройства за счет снижения температуры конденсата.
Источники информации
1. Патент RU №2106889, кл. B01D 3/10, 1/00, 1995.
2. Патент RU №2276314, кл. F26B 19/00, F26B 5/04, 2006 - прототип.
Устройство для удаления влаги в вакууме, включающее камеру испарителя с водяной рубашкой, электронагревателем и терморегулятором, установленную в ячейку, выполненную с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и вращения вокруг оси симметрии, и оснащенную приводом колебательного движения под углом 180° вокруг оси симметрии, горизонтальный конденсатор, трубопровод, сборник конденсата и вакуумный насос, отличающееся тем, что в рассечку трубопровода, соединяющего сборник конденсата и горизонтальный конденсатор, включен вертикальный конденсатор.
