Утфелемешалка-кристаллизатор

 

Изобретение относится к оборудованию сахарной промышленности, предназначенному для кристаллизации утфелей последнего продукта. Утфелемешалка-кристаллизатор включает вертикальный цилиндрический корпус, снабженный технологическими патрубками и теплообменной рубашкой. Внутри корпуса размещена теплообменная поверхность, состоящая из вертикальных труб, расположенных диаметрально противоположно с образованием секторных секций. По оси корпуса установлен вал с вертикальными лопастями, совершающий колебательные движения относительно оси при помощи вибропривода. В каждой лопасти выполнены конусообразные сопла, расположенные таким образом, что сужающиеся части смежных сопел направлены противоположно и в их выходных отверстиях укреплены фильтрующие сетки. Изобретение обеспечивает увеличение выхода сахара, улучшение его качества по дисперсному составу и уменьшение энергозатрат. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию сахарной промышленности, предназначенному для дополнительной кристаллизации сахара из утфеля последнего продукта.

Известна утфелемешалка-кристаллизатор вертикального типа для кристаллизации сахара из сахарных растворов, включающая вертикальный цилиндрический корпус, снабженный технологическими патрубками, подъемное днище, установленное с возможностью совершения колебательных движений, и теплообменную поверхность (DE 3203141 C2, C 13 F 1/02, 01.12.1983).

Недостатками данной утфелемешалки-кристаллизатора являются: недостаточное истощение межкристального раствора, осциллирующего совместно с кристаллами утфеля из-за малой частоты колебаний подъемного днища; повышенный расход энергии, необходимой для подъема всей массы вязкого утфеля, и сложность конструкции насосного гидропульсатора.

Ближайшим техническим решением к предложенному является утфелемешалка-кристаллизатор, включающая вертикальный цилиндрический корпус с днищем, снабженный технологическими патрубками и наружной теплообменной рубашкой, размещенную внутри корпуса теплообменную поверхность, состоящую из вертикальных труб, расположенных диаметрально противоположно с образованием секторных секций, установленный по оси корпуса вал с вертикальными лопастями с возможностью колебательных движений относительно оси и вибропривод вала (Фрицкий М.С., Кот Ю.Д. и др. Кристаллизация утфеля в вертикальных мешалках ЦНИИТЭИПИЩЕПРОМ. Обзорная информация. Серия 23. Сахарная промышленность, вып. 17, с. 11, 12).

В известной утфелемешалке недостаточно эффективно истощается межкристальный раствор по мере роста вязкости утфеля.

В процессе работы создаются значительные инерционные усилия лопастей, что приводит к повышению расхода энергии, необходимой для создания колебательных движений лопастей.

Технический результат изобретения заключается в увеличении выхода кристаллического сахара путем более полного истощения межкристального раствора, улучшении качества готовых кристаллов по дисперсному составу за счет наращивания их в вибрационно-фильтрационном режиме движения и уменьшении энергозатрат на перемешивание в результате снижения инерционных усилий.

Технический результат изобретения достигается тем, что в предложенной утфелемешалке-кристаллизаторе, включающей вертикальный цилиндрический корпус с днищем, снабженный технологическими патрубками и наружной теплообменной рубашкой, размещенную внутри корпуса теплообменную поверхность, состоящую из вертикальных труб, расположенных диаметрально противоположно с образованием секторных секций, установленный по оси корпуса вал с вертикальными лопастями с возможностью колебательных движений относительно оси и вибропривод вала, в каждой лопасти выполнены конусообразные сопла, расположенные таким образом, что сужающиеся части смежных сопел направлены противоположно и в их выходных отверстиях укреплены фильтрующие сетки.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена предлагаемая утфелемешалка-кристаллизатор в вертикальном разрезе А-А; на фиг. 2 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2; на фиг. 4 - узел II на фиг. 3.

Утфелемешалка-кристаллизатор включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с днищем 2 и наружной теплообменной рубашкой 3. Внутри корпуса 1 размещаются вертикальные трубы 4, образующие в каждом квадрате поперечного сечения корпуса расположенные диаметрально противоположно секторные секции 5 теплообменной поверхности. Соосно корпусу установлен вал 6 и на нем укреплены четыре вертикальные лопасти 7 с возможностью совершения колебательных движений в пространстве между секторными секциями 5 посредством вибропривода 8 вала. Вал установлен на двух подшипниках 9 и 10. В каждой лопасти выполнены конусообразные сопла 11, расположенные таким образом, что сужающиеся части смежных сопел направлены противоположно и в их выходных отверстиях 12 закреплены фильтрующие сетки 13. Входные отверстия 14 сопел открыты. Утфелемешалка-кристаллизатор имеет патрубки 15 и 16 соответственно для подвода утфеля и его отвода, а также патрубки 17 и 18 для подвода хладагента в теплообменную рубашку 3 и его отвода из нее. Секторные секции 5 теплообменной поверхности содержат нижние камеры 19 для распределения хладагента по трубам 4. В камеры 19 подается хладагент через патрубок 20. Для его отвода из труб 4 служат верхние распределительные камеры 21 и патрубок 22.

Утфелемешалка-кристаллизатор работает следующим образом. Теплообменную рубашку 3 заполняют горячей водой и разогревают аппарат до температуры начала процесса кристаллизации. Затем через патрубок 15 в корпус аппарата подают утфель последней кристаллизации до погружения в него лопастей 7. После этого в теплообменную рубашку 3 и вертикальные трубы 4 секторных секций 5 подают хладагент, расход которого устанавливают таким образом, чтобы обеспечивалась заданная технологическим режимом скорость охлаждения кристаллизующегося раствора.

С момента подачи хладагента включается вибропривод 8 вала 6 и приводится в попеременные поворотные движения вокруг оси. Лопасти 7, размещенные в свободных зонах между вертикальными трубами 4, совершают колебательные движения с малым размахом. Перемещение лопастей с конусообразными соплами, имеющими фильтрующие сетки 13 на их выходных отверстиях 12, обеспечивает вибрационно-фильтрационный режим движения утфеля.

Набегающий на лопасти 7 поток утфеля заполняет через входные отверстия 14 конусообразные сопла 11, кристаллы сближаются и задерживаются в выходных отверстиях 12 фильтрующими сетками 13. При этом межкристальный раствор фильтруется через слой кристаллов в соплах и достигается интенсивный режим относительного движения "кристалл - раствор". Одновременно межкристальный раствор в смежных соплах фильтруется через фильтрующие сетки 13 в выходных отверстиях 12 и выгружает порции утфеля, ранее попавшие в сопла при противоположном направлении движения лопастей 7, осуществляя очистку сопел. Кристаллы сахарозы испытывают также знакопеременные тангенциальные силовые импульсы при колебательных воздействиях частями лопастей без сопел, что увеличивает скорость обтекания кристаллов раствором, уменьшает толщину гидродинамического пограничного слоя.

Вся масса утфеля таким образом приводится в осциллирующее движение и перемещается в межтрубном пространстве секторных секций 5 поверхности теплообмена, что интенсифицирует тепломассопередачу, снижает эффективную вязкость утфеля и позволяет охлаждать утфель до более низких конечных температур (около 25^oC).

Колебательное движение утфеля лопастями снижает гидравлическое сопротивление обтеканию лопастей и уменьшает знакопеременные нагрузки на них, а также позволяет снизить мощность привода и повысить частоту колебаний. По окончании процесса кристаллизации осуществляют выгрузку утфеля из аппарата через патрубок 16.

Конструкция утфелемешалки-кристаллизатора позволяет повысить ее производительность посредством большего выделения кристаллической фазы и более полного истощения межкристального раствора за счет обеспечения фильтрационного режима движения раствора через фильтрующие сетки. При этом происходит интенсификация массопередачи на гранях кристаллов и появляется возможность проведения процесса кристаллизации охлаждением утфеля до более низких конечных температур. Одновременно улучшается качество готового продукта путем повышения степени однородности кристаллов, что очень важно для ускорения центрифугирования утфелей.

Формула изобретения

Утфелемешалка-кристаллизатор, включающая вертикальный цилиндрический корпус с днищем, снабженный технологическими патрубками и наружной теплообменной рубашкой, размещенную внутри корпуса теплообменную поверхность, состоящую из вертикальных труб, расположенных диаметрально противоположно с образованием секторных секций, установленный по оси корпуса вал с вертикальными лопастями с возможностью колебательных движений относительно оси и вибропривод вала, отличающаяся тем, что в каждой лопасти выполнены конусообразные сопла, расположенные таким образом, что сужающиеся части смежных сопел направлены противоположно и в их выходных отверстиях укреплены фильтрующие сетки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4