SU1599033A1 - Способ концентрировани суспензии и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к выпарной технике и может быть использовано в консервной, пищевой и других отрасл х промышленности дл  концентрировани  суспензий, эмульсий, растворов, позвол ет интенсифицировать процесс, уменьшить энергозатраты при снижении температуры процесса и повысить производительность. При реализации способа осуществл ют распыливание суспензии, испарение жидкости и подачу теплоносител  путем воздействи  на них пучков плоских акустических волн искровых электрических разр дов, причем пучки волн направл ют с теплоносителем в зоны распыливани , испарени  и теплообмена, а пары отвод т в зоне акустической тени. Способ осуществл ют в устройстве (испарителе), содержащем корпус с крышкой и днищем, с греющими рубашкой и установленным коаксиально в корпусе трубчатым змеевиком. Устройство содержит патрубки дл  подачи и отвода суспензии, продукта и теплоносител , а также отвода паров. Искровые электрические разр дники содержат электроды, размещенные с межэлектродными зазорами в фокусах параболических рефлекторов волн и крышки и соединенные с источником импульсного электрического питани  и блоком коммутации. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к выпарной технике и может быть использовано в консервной промышленности и других производствах дл  сгущени  суспензий, растворов, эмульсий.

Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса, уменьшение энергетических затрат при снижении температуры процесса и повышение производительности.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство, разрез.

Устройство дл  концентрировани  суспензий предложенным способом содержит осесимметричный корпус 1 со сферической

крышкой 2 и днищем 3, с греющей рубашкой 4 и установленным коаксиально в корпусе змеевиком 5, патрубки 6 и 7 дл  подачи суспензии и Отвода продукта, патрубки 8 и 9 дл  подачи теплоносител  в греющую рубашку 4 и отвода его из рубашки, патрубки 10 и 1 дл  подачи теплоносител  внутри змеевика и отвода из змеевика, патрубки 12, 13 дл  подачи теплоносител  внутрь корпуса, патрубок 14 дл  отвода паров из корпуса.

В качестве рабочего органа испаритель -содержит искровые электрические разр дники , один из которых со.аержит электроды 15.

СП

со ;о о со со

установленные с межэлектродным зазором в фокусе параболического рефлектора 16 волн, причем последний сообщен с патрубком 10 через коллектор 17 дл  подачи теплоносител  в трубчатый змеевик 5.

Второй из разр дников содержит электроды 18, закрепленные с межэлектродным зазором в фокусе параболического рефлектора 19 волн, установленного на входном торце патрубка 12 дл  подачи теплоносител  в корпус 1, причем в вершине параболического рефлектора 19 выполнен патрубок 20 дл  подачи теплоносител .

Третий разр дник содержит рефлектор 21 волн в форме параболоида вращени , переход щего в щирокой части в усеченную сферическую поверхность, в котором коаксиально размещен концентратор 22 волн с образованием разр дной полости в верщине рефлектора и кольцевого сопла в его сферической части, электроды 23, размещенные с межэлектродным зазором между вершиной и фокусом параболической поверхности рефлектора, причем рефлектор 21 установлен в корпусе 1 коаксиально на днище 3 корпуса, сообщен в верщине параболической поверхности с патрубком 13 дл  подачи теплоносител , а кольцевым соплом направлен вверх в раструб 24, установленный коаксиально в нижней части корпуса.

Электроды 15, 18 и 23 разр дников соединены с источником 25 импульсного электрического питани  и блоком 26 коммутации .

Рефлектор 27 волн, выполненный в форме щарового сегмента с теплообменной полостью и коллектором 28 с форсунками дл  подачи суспензии, который установлен коаксиально в верхней части корпуса 1, закреплен на верхнем витке трубчатого змеевика 5 и соединен с патрубком 6 дл  подачи суспензии. Отражательна  поверхность рефлектора 27 направлена вниз по оси корпуса.

Крышка 2 корпуса 1 выполнена в форме сферического сегмента, в которой патрубок 14 дл  отвода паров расположен со- осно, причем в крышке установлены соосно с межэлектродным зазором два электрода 29 разр дника, соединенные с источником 25 импульсного электрического питани  и блоком 26 коммутации.

Трубчатый змеевик 5 выполнен в виде конической спирали, установленной в корпусе 1 коаксиально с рабочими промежутками с его боковой стенкой и между витками спирали.

Патрубки 8 и 9 дл  подачи и отвода теплоносител  соответственно установлены тангенциально на боковой стенке теплообменной рубашки 4, в верхней и нижней ее части.

Патрубки 10 и 11 дл  подачи и отвода теплоносител  соединены с трубчатым змеевиком 5, в верхней и нижней его част х соответственно , причем патрубок 10 направлен

тангенциально в верхний виток спирали.

Патрубок 12 дл  подачи теплоносител 

установлен на боковой стенке корпуса 1, в

его узкой части.

Электроды 18 и 23 размещены кажда  пара соосно в рефлекторах 19 и 21, причем один из каждой пары электродов установлен с образованием в патрубках 20 и 13 зоны акустичекой тени и соединен с высоковольтным полюсом источника 25 через блок 26 коммутации с электрической изол цией, а другой из каждой пары электродов закреплен в рефлекторе держател ми и соединен с другим полюсом источника 25 с заземлением.

Один из электродов 29 размещен коаксиально в патрубке 14 дл  отвода паров с образованием в патрубке зоны акустической тени и соединен с высоковольтным полюсом источника 25 через блок 26 коммутации с электрической изол цией, а другой из

электродов .29 закреплен соосно на рефлекторе 27 волн и соединен с другим полюсом источника 25 с заземлением.

В рефлекторе 21 образовано кольцевое сопло между стенкой рефлектора и сферичес5 КИМ концентратором 22 волн, которое направлено в корпус 1 под углом а к его оси.

Раструб 24 выполнен в виде усеченного конуса с диаметром усеченной верщины не менее диаметра кольцевого сопла и высотой h tga-d, где d -диаметр сопла; а - угол

0 направлени  сопла к оси корпуса.

В качестве источника 25 импульсного электрического питани  применен высоковольтный конденсатор с запитывающим электрогенератором .

Блок 26 коммутации установлен с обеспе5 чением возможности поочередного подключени  групп электродов 18, 23 и электродов 15, 29 к конденсатору источника 25 с регулируемой низкой частотой подключений на врем  ip искровых разр дов конденсатора.

Q Концентрирование суспензии осуществл етс  следующим образом.

Через коллектор 17 и патрубок 10 подают в трубчатый змеевик в качестве теплоносител  сжатый пар с температурой 90°С 5 с расходом 300 кг/ч, а также через патрубок 8 подают в теплообменную рубашку сжатый пар с температурой 90°С с расходом 500 кг/ч и отвод т конденсат с остатками пара через патрубки 11 и 9 соответственно.

Патрубки -13 и 20 также подключают к 0 источнику сжатого пара.

Через патрубок 6 и коллектор 28 подают через форсунки коллектора в корпус 1 стру ми суспензию томатной массы с расходом 0,3 кг/с (1000 кг/ч).

Электроды 23, 18 и 15, 29 разр дников посредством блока 26 коммутации подключают группами к конденсатору источника 25 с частотой шесть подключений в секунду жаждой пары электродов.

При подключении каждой пары электродов к конденсатору в межэлектродном зазоре происходит искровой электрический разр д мощностью 10 Вт, с энергией в разр де 100 Дж.

Искровой разр д возбуждает в теплоносителе (пар), наход щемс  в полости рефлектора 16, 19, 21, а также в полости крышки 2 корпуса I, ударную волну мощностью 6-10 Вт с энергией 6 Дж в волне, котора  распростран етс  от разр дного канала в ра- диальных направлени х, достигает отражательный поверхности рефлектора, отражаетс  от нее и направл етс  с теплоносителем в корпус 1 и в трубчатый змеевик 5 соответственно.

Из рефлектора 16 плоска  акустическа  волна разр да с теплоносителем направл етс  через коллектор 17 и патрубок 10 в трубчатый змеевик 5, в котором многократно отражаетс  от стенок трубы и циркулирует по виткам спирали змеевика в сторону пат- рубка 11.

При повторении щести разр дов в секунду акустические волны привод т стенки змеевика 5 в вибрационное состо ние, а также интенсифицируют подвод тепла от тепло- носител  к стенке змеевика.

Из рефлектора 19 плоска  акустическа  волна разр да выбрасывает часть теплоносител  (пар) через патрубок 12 в полость корпуса 1, где многократно отражаетс  от боковой стенки корпуса и циркулирует с пор- цией пара в кольцевой полости в сторону широкой части корпуса.

При повторении щести разр дов в секунду в рефлекторе 19 акустические волны привод т боковую стенку корпуса 1 в вибрационное состо ние и интенсифицируют от- вод тепла от теплообменной стенки, распы- ливание суспензии и испарение жидкости. После каждого разр да ударна  волна создает в рефлекторе 19 импульс разрежени , под действием которого свежа  порци  пара поступает через патрубок 20 в полость реф- лектора и выбрасываетс  из него в полость корпуса 1 очередными разр дами.

В рефлекторе 21 акустическа  волна концентрируетс  в кольцевом сопле и через него с порцией пара выбрасываетс  в раструб 24 в виде сход щегос  кольца акустической волны. При этом в разр дной полости рефлектора 21 образуетс  импульс разрежени , под действием которого нова  порци  пара поступает в рефлектор через патрубок 13.

Акустические волны, отража сь от рас- труба 24, распростран ютс  вверх в полости корпуса 1, достигают рефлектора 27, отражаютс  от него и в виде отраженных волн возвращаютс  в сторону днища 3. При этом повтор ющиес  акустические волны разр дов распыливают струи суспензии в полости корпуса 1, смачивают теплообменные поверхности змеевика 5 и интенсифицируют косвенное испарение жидкости.

Пар и распыленна  суспензи  через зазоры между витками спирали змеевика 5 поступают в кольцевую полость между боковой стенкой корпуса 1 и змеевиком, где продолжаетс  распыливание суспензии и испарение жидкости под воздействием акустических волн разр дов.

Пары с мелкодисперсными капл ми и частицами продукта поднимаютс  в полость между крышкой 2 и тыльной стороной рефлектора 27.

Искровые разр ды между электродами 29 возбуждают ударные волны, которые распростран ютс  в радиальных направлени х, отражаютс  от сферической поверхности крыщ- ки 2 и направл ютс  вдоль боковой стенки корпуса 1 сверху вниз. При этом акустические волны разр дов отбрасывают мелкодисперсные частицы из зоны патрубка 14 в корпус I, сепарируют их из пара на боковую стенку корпуса и в зону днища 3, откуда продукт отвод т через патрубок 7. Пары под действием вакуума отсасывают из корпуса 1 через патрубок 14, который находитс  в зоне акустической тени.

В дальнейщем пар, полученный в испарителе , сжимают компрессором, повыщают его температуру и давление и подают в тепло- обменную рубащку и трубчатый змеевик через патрубки 8 и 10.Конденсат отвод т через патрубки 9 и 11.

Интенсификаци  распыливани  суспензии и косвенного испарени  жидкости акустическими волнами разр дов обеспечивает понижение температуры среды в полости корпуса до 10°С. Одновременно акустические волны искровых разр дов интенсифицируют тепломассообмен в полост х корпуса 1 греющей рубашки 4 и трубчатого змеевика 5 и тем самым увеличивают коэффициент теплопередачи через теплообменную стенку до 400 Вт/м - С.

Таким образом, при площади теплообмен- ных поверхностей рубашки 4 и трубчатого змеевика 5 17 м и среднем градиенте температуры между теплоносителем и средой в полости корпуса 4 0°С обеспечен подвод в корпус теплового потока мощностью 270 кВт (2,3-10 ккал/ч).

Под воздействием подводимого теплового потока в полост х корпуса I испар етс  400 кг жидкости в час.

При подаче в корпус 1000 кг суспензии в час сгущенный продукт (томатную пасту) массой 600 кг/ч отвод т через патрубок 7.

При передаче тепла в корпус 1 пар в теплообменной рубашке 4 и в трубчатом змеевике 5 конденсируетс , а конденсат пара отвод т через патрубки 9 и 11 совместно с остатками пара.

Работу четырех искровых электрических разр дников испарител  в заданном режиме обеспечивает запитывающий электрогенератор мощностью 2,4 кВт.

Предложенный способ и устройство дл  его осуществлени  обеспечивают интенсификацию распыливани  суспензии, испарение жидкости и тепломассообмен в 2-5 раз по сравнению с прототипом за счет воздействи  на суспензию, теплоноситель и тепло- обменные стенки пучков плоских акустических волн искровых электрических разр дов.

Интенсификаци  косвенного испарени  жидкости снижает температуру процесса за счет поглощани  тепла испарительным процессом , что, в свою очередь, повыщает качество пищевого продукта за счет уменьшени  теплового разрущени  биологически активных веществ в продукте при выпаривании влаги.

Удельна  производительность устройства по испар емой влаге на единицу объема испарител  увеличена за счет интенсификации процессов выпаривани  влаги.

Claims (2)

1. Способ концентрировани  суспензии, включающий подачу и отвод теплоносител , распыление суспензии и ее частичное испарение путем непосредственного контакта с теплоносителем и раздельный отвод паров и

концентрата, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса, уменьшени  энергозатрат при снижении температуры процесса , распыление суспензии и подачу теплоносител  осуществл ют путем воздействи  на них пучков плоских акустических волн искровых электрических разр дов, при этом в зону контакта с суспензией пучки волн направл ют совместно с теплоносителем, а пары отвод т в зоне акустической тени.

2. Устройство дл  концентрировани  суспензии , содержащее осесимметричный корпус с днищем, сферической крыщкой и патрубками подачи и отвода суспензии и паров, рабочий орган с электродами, отличающеес 

тем, что, с целью повышени  производительности , устройство снабжено патрубками подачи теплоносител , один из которых размещен соосно патрубку подвода суспензии, а другие - faнгeнциaльнo корпусу, патрубками отвода теплоносител  и трубчатым

змеевиком, размещенным в корпусе, рабочий орган выполнен в виде искровых электрических разр дников, электроды одного из которых размещены в крыщке соосно корпусу, а электроды каждого из других -

в параболическом рефлекторе волн, при этом рефлекторы закреплены на патрубках подачи теплоносител  и направлены внутрь корпуса и змеевика.

75

23 ТЗ

28