Струйно-инжекционный сатуратор

 

использование: изобретение относится к пищевой, химической и микробиологической отраслям промышленности и предназначено для газирования напитков, аэрирования культуральных сред и проведения хемосорбционных процессов. Сущность изобретения: струйно-инжекционный сатуратор содержит корпус, подъемные и сливные вертикальные трубы, верхнюю и нижнюю камеры. В верхней части периферийной сливной трубы сооснос ней установлен цилиндрический патрубок. Причем отношение диаметра патрубка к внутреннему диаметру сливной трубы составляет 0,25-0,65, а отношение расстояния между нижним срезом патрубка и верхним срезом трубы к эвивалентному диаметру кольцевого зазора между сливной трубой и патрубком составляет 0,2-4,0. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1214180 (21) 4708838/13 (22) 26,05.90 (46) 23,06,92. Бюл.М23 (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (72) А.Г.Новоселов, В.В,Пономарев, В.Б.Тишин и И.П.Прохорчик (53) 66.074,7 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

M l214180, кгь В 01 F 5/02, 1984.

{54) СТРУЙ НО-И НЖ Е КЦИО Н Н Ы Й САТУРАTOP (57) Использование: изобретение относится к пищевой, химической и микробиологиче-

Изобретение относится к пищевой, микробиологической и химической промышленности, а более конкретно к массообменным газожидкостным аппаратам, предназначенным для газирования напитков в пищевой, аэрирования культуральных сред в микробиологической и проведения хемосорбционных процессов в химической промышленности, Известный сатуратор содержит корпус, центральные, средние подъемные и периферийные сливные вертикальные трубы, соединенные верхней и нижней трубными решетками и образующие с корпусом верхнюю и нижнюю камеры, Недостатком данной конструкции является невозможность увеличения производительности сатуратора по газовой фазе при его постояннь:х конструктивных и гидродинамических характеристиках (т.е. диаметре сопла, диаметре труб, длине струи, расходе жидкости и т,п.).

Цель изобретения — увеличение производительности сатуратора по газовой фазе, „„БЫ., 1741873 А2 (5425 В 01 F 5/02, А 23 (2/00 ской отраслям промышленности и предназначено для газирования напитков, аэрирования культуральных сред и проведения хемосорбционных процессов. Сущность изобретения: струйно-инжекционный сатуратор содержит корпус, подъемные и сливные вертикальные трубы, верхнюю и нижнюю камеры. В верхней части периферийной сливной трубы соосно с ней установлен цилиндрический патрубок. Причем . отношение диаметра патрубка к внутренне-му диаметру сливной трубы составляет

0,25 — 0,65, а отношение расстояния между нижним срезом патрубка и верхним срезом трубы к эвивалентному диаметру кольцевого зазора между сливной трубой и патрубком составляет 0,2 — 4,0. 6 ил.

Поставленная цель достигается тем, что в струйном сатураторе в верхней крышке установлен цилиндрический патрубок, расположенный соосно с периферийной сливной трубой, причем отношение размеров наружного диаметра патрубка к внутреннему диасимость расхода инжектируемого в аппарат газа от расхода жидкости, проходящей через сопло (зависимости даны для различных отношений d>/d-,> и 1 ); на фиг.5 — данные характеризующие влияние отношения он/dip на инжектирующую способность метру сливной трубы составляет 0,25 — 0,65, а отношение расстояния между верхним срезом сливной трубы и нижним срезом за- ф, глубленного s нее патрубка к эквивалентно- д му диаметру кольцевого зазора между сливной трубкой патрубком и составляет 0,2 — 4,0, На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого струйно-инжекционного сатуратора с патрубком для дополнительного инжектирования газа; на фиг,2, 3, 4 — зави- 3

1741873 4 струи жидкости (i = Qr/СЬк); на фиг.б — влияние отношения 1 /d3 на Ог/Q .

Аппарат содержит корпус 1, центральное 2, средние подъемные 3 и периферийные 4 сливные вертикальные трубы, нижнюю 5 и верхнюю 6 трубные решетки, верхнюю 7 и нижнюю 8 емкости, сопла 9, соединительную емкость 10, перегородки

20, насадки 11, патрубки для подачи жидкости 12 и выхода готового напитка 13, патрубки для забора газа 14, входа 15 и выхода 16 тепло- или хладоносителя, а также соединительную линию 17. В верхней крышке 18 установлен цилиндрический патрубок 19.

Подача сиропа к насадкам 11 осуществляется через патрубок 21.

Струйно-инжекционный сатуратор работает следующим образом.

В сатуратор после продувки рабочим газом и удаления воздуха насосом подается предварительно дегазированная жидкость к соплам 9 через патрубок 12, Струя жидкости, вытекающая из сопла

9, инжектирует газчерез патрубок14 втрубу

2 i образует в ней нисходящий поток газо>кидкостной смеси. Из трубы 2 газо>кидкостная смесь поступает в подъемную трубу 3, затем в верхнюю емкость 7, а оттуда — в кольцевой зазор, образованный внутренним диаметром бп> патрубка 19, который установлен в верхней крышке аппарата 18 соосно со сливной трубой 4. Причем должно выполняться условие, необходимое для работы аппарата — бв < г1>п а нижний срез патрубка 19 должен находиться ниже верхнего среза сливной трубы 4 на расстоянии

1 .

При прохо>кдении кольцевого зазора скорость газо>кидкостной смеси увеличивается и при обтекании среза патрубка жидкость уносит газ. что создает разре>кение на ни>кнем срезе патрубка, обеспечивающее процесс ин>кекции газа через патрубок 19 в спивную трубу 4.

Таким образом, в сливных трубах величиваются газосодержание и удельная поверхность контакта фаз, за счет чего обеспечивается увеличение производительности аппарата по газовой фазе.

Исследования, проведенные на модели струйно-ин>кекционного сатуратра показатели, что расход газа Q, инжектируемого в аппарат, увеличивается при использовании описанного выше устройства по сравнению с прототипом, от 15 до 90%, в зависимости от расхода жидкости Q>®K, подаваемой в аппарат через сопла 9 (см, фиг.2 — 4) диаметром d Анализ опытных данных, представленных на фиг.5, позволил рекомендовать для увеличения производительности аппарата по газовой фазе соотношения диаметров патрубка 19 и слив5 ной трубы 4, лежащие в диапазоне бн/брт =

0,25 — 0,65, поскольку именно при этих значениях d

10 отношение количества газа, инжектируемого струей жидкости только через патрубок

14 к этому же расходу жидкости.

Исходя из данных, представленных на фиг,б, следует, что увеличение производи15 тельности аппарата по газаовой фазе возможно,при отношении расстояния между нижним срезом заглубленного в нее патрубка 9 и верхним срезом сливной трубы 4 к эквивалентному диаметру г1э = бтр — бн, 20 лежащих в диапазоне 0,2 — 4,0, Рабочим диапазоном расхода жидкости для аппарата является Q = (25 — 90)x10 м /с, нижний предел которого обусловлен началом устойчивой циркуляции газожидко25 стной смеси (началом работы аппарата), а верхний — его гидродинамическим сопротивлением.

Из данных, представленных на фиг.2, следует, что количество газа, инжектируе30 мого в аппарат, резко сокращаетя при расположении нижнего среза сопла 19 над верхним срезом сливной трубы 4. Это связано с тем, что с увеличением Q расчет, давление газо>кидкостной смеси, заполняю35 щей верхнюю емкость 7, создавая сопротивление газу, инжектируемому через патрубок

19.

Аппарат предлагаемой конструкции будет с высокой скоростью при химической

40 обработке жидкостей газами с высокой скоростью реакции. В этом случае газ, вступивший s химическую реакцию с жидкостью при быстрой или мгновенной реакции, может весь прореагировать к моменту выхода

45 жидкости из средней подъемной трубы, В этом случае появляется возможность провести дополнительную обработку жидкости вновь инжектируемым газом, при этом нет необходимости увеличения расхода жидко50 сти с целью увеличения инжектирующей способности струи i, При аэрации культурапьных сред кислород очень быстро поглощается из газовой среды микроорганизмами, особенно, если ведется

55 аэрация высококонцентрированных (по биомассе) сред, В этом случае клетки, по мере движения их по трубам, будут получать дополнительно кAcëород, а высокоразвитая поверхность контакта фаз будет способствовать отводу растворенных газов из жидкости.

1741873

aARO ль

Те

Таким образом, появляется возможность без дополнительных энергозатрат и при неизменных размерах основных конструктивных элементов аппарата, определяющих его инжектирующую способность, значительно увеличить производительность аппарата по газовой фазе, Формула изобретения

Струйно-инжекционный сатуратор по авт.св, N 1214180, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности по газовой фазе, в верхней крышке установлен цилиндрический патрубок, расположенный соосно с периферийной сливной трубой, причем отношение размеров наруж5 ного диаметра патрубка к внутреннему диаметру сливной трубы составляет 0,25 — 0,65, а отношение расстояния между верхним срезом сливной трубы и нижним срезом заглубленного в нее патрубка к эквивалентно10 му диаметру кольцевого зазора между сливной трубой и патрубком составляет 0,2 — 4,0.

1741873

100

С н — *О,ба

dР

2 — УнОс IA3G чБРБ3 паРыбок Й

Сцммя Рныи укос глзл чЕРЕ3 ЛАТР06кИ t и f9:

Q - „= 40,м (плтРЧИок f9 рлсп0л0xеи ням cäиьнОЙ тРУБОй);

Ъ- . О

4 — L 10мм; б - L = 20ни; б — L, = 50 нн (плтрчбой 49

3ЯГлыблЕн 8 4И&иУн) ГРЧбИ) оО бО

Фиг. 2

100

Я ° 10 н lс

<- снос гяьд sepsis

ПАТР960К 1"

Е.нн 2- 4 н;

5- 2Оим;

g — 40 ии;

5 -81им

Сч 1нжный Чнос гдзА имеем

ОМТ ЧБКН Й

1741873 лзл через

БОк Й (Ф . t) цНос глзах Чере3

4 Л:

-2 мм, - 10мм;

-Щмм;

- 38NH

00 a_#_ fO, н, с

Фиг. 4 зд через

Й (Фиг. ):

f - 25>

3 -90 и СНОС Г434

Pgbgll Й и °

$-26.

3 -90 н, cJ>p 2 нн, /. = 20мм о«й А, Ир

v> ч "7

ФиГ. 5

1741873

Составитель Н.Арцыбашева

Редактор И.Ванюшкина Техрел М.Моргентал Корректор M,Ïîæî

Заказ 2239 Тираж Подписное

BÍÈÈÏÈ 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