Утфелемешалка-кристаллизатор

 

Изобретение относится к оборудованию сахарной промышленности, предназначенному для дополнительной кристаллизации сахара из утфеля последнего продукта. Утфелемешалка-кристаллизатор включает вертикальный цилиндрический корпус с днищем, снабженный технологическими патрубками и наружной теплообменной рубашкой. Внутри корпуса размещена теплообменная поверхность, состоящая из расположенных диаметрально противоположно секторных секций. По оси корпуса установлен с возможностью колебательного движения относительно нее вал с вертикальными лопастями, в которых выполнены конусообразные сопла. Секторные секции теплообменной поверхности состоят из отдельных частей нескольких цилиндров, расположенных коаксиально. Сужающиеся части сопел каждой лопасти направлены в одну сторону. Сопла смежных лопастей расположены одно за другим для приведения утфеля во вращательное движение. Поверхность сопел покрыта антиадгезионным материалом. Изобретение обеспечивает увеличение выхода кристаллического сахара, улучшение качества готовых кристаллов и уменьшение энергозатрат. 4 ил.

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

Известна 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 c образованием секторных секций, установленный по оси корпуса вал с вертикальными лопастями с возможностью колебательных движений относительно оси, и вибропривод вала (Фрикций М.С., Кот Ю.Д. и др. Кристаллизация утфеля в вертикальных мешалках. ЦНИИТЭИпищепром, 1985. Обзорная информация. Серия 23. Сахарная промышленность, вып.17, с. 11-12).

Недостатки известной утфелемешалки - недостаточное истощение межкристального раствора 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, а высокая вязкость утфеля может привести к их поломке.

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 расположенных диаметрально противоположено секторных секций, установленный по оси корпуса с возможностью колебательного движения относительно нее вал с вертикальными лопастями, в которых выполнены конусообразные сопла, и вибропривод вала /RU 2155815 С1,С 13 F 1/02, 10.09.2000/.

В известной утфелемешалке недостаточно полно происходит истощение межкристального раствора из-за растущей вязкости утфеля и ограниченной фильтрационной способности сеток в соплах, что проводит в итоге к уменьшению выхода кристаллического сахара и ухудшению качества готовых кристаллов.

В процессе работы создаются высокие местные гидравлические сопротивления циркулирующему утфелю в выходных отверстиях сопел фильтрующими сетками, а также вертикальными трубками теплообменной поверхности. Это приводит к высоким энергозатратам на вибрационное перемешивание утфеля.

Технический результат изобретения заключается в более полном истощении межкристального раствора и тем самым увеличении выхода кристаллического сахара при одновременном улучшении качества готовых кристаллов по дисперсному составу за счет наращивания их в термически более однородной кристаллизующейся массе утфеля; в уменьшении энергозатрат на вибрационное перемешивание утфеля в процессе его охлаждения в результате снижения гидравлических сопротивлений циркулирующему утфелю.

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 расположенных диаметрально противоположно секторных секций, установленный по оси корпуса с возможностью колебательного движения относительно нее вал с вертикальными лопастями, в которых выполнены конусообразные сопла, и вибропривод вала, новым является то, что секторные секции теплообменной поверхности состоят из отдельных частей нескольких цилиндров, расположенных коаксиально, при этом сужающиеся части сопел на каждой лопасти направлены в одну сторону, а сопла смежных лопастей расположены одно за другим для приведения утфеля во вращательное движение, причем поверхность сопел покрыта антиадгезионным материалом.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 изображена прелагаемая 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 размещается теплообменная поверхность, состоящая из отдельных частей нескольких цилиндров 4, расположенных коаксиально и образующих в каждом квадранте поперечного сечения расположенные диаметрально противоположно секторные секции 5. Соосно корпусу установлен вал 6 и на нем укреплены четыре вертикальных лопасти 7 с возможностью совершения колебательных движений в пространстве между секторными секциями 5 посредством вибропривода вала 8. Вал установлен на двух подшипниках 9 и 10. В каждой лопасти выполнены конусообразные сопла 11, расположенные таким образом, что сужающиеся части сопел на каждой лопасти направлены в одну сторону, а сопла лопастей расположены одно за другим для приведения утфеля во вращательное движение через выходные отверстия 12. Входные отверстия сопел 13 открыты. Поверхность сопел покрыта антиадгезионным материалом 14. 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 кольцевым цилиндрам 4. В камеры 19 подается хладагент через патрубок 20. Для его отвода из отдельных кольцевых цилиндров 4 служат верхние распределительные камеры 21 и патрубок 22.

Утфелемешалка-кристаллизатор работает следующим образом. Теплобменную 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 полного погружения в него лопастей 7. После этого в теплообменную рубашку 3 и отдельные кольцевые цилиндры 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 он приводится в попеременные поворотные движения вокруг оси. Лопасти 7, размещенные в свободных зонах между отдельными частями цилиндров 4, совершают колебательные движения с малым размахом. Перемещение лопастей с конусообразными соплами в зонах между секторными секциями обеспечивает вибрационно-пульсационный режим вращательного движения утфеля вокруг оси в зазорах между кольцевыми цилиндрами 4 секторных секций 5 теплообменной поверхности.

Набегающий на лопасти 7 поток утфеля заполняет через входные отверстия 13 конусообразные сопла 11, кристаллы сближаются, уплотняются и задерживаются в выходных отверстиях 12. При этом межкристальный раствор протекает через слой кристаллов в соплах и достигается интенсивный режим относительного движения "кристалл-раствор". При противоположном направлении движения лопастей 7 межкристальный раствор в соплах протекает через выходные отверстия 12 в обратном направлении и легко выгружает за счет антиадгезионного покрытия порции кристаллов утфеля, ранее попавшие в сопла, осуществляя регенерацию 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 в одном направлении и перемещается в зазорах между отдельными частями цилиндров 4 секторных секций 5 поверхности теплообмена, что интенсифицирует тепло-массопередачу, снижает эффективную вязкость утфеля и позволяет охлаждать утфель до более низких конечных температур (около 25^oС).

Использование отдельных кольцевых цилиндров в теплообменной поверхности для охлаждения утфеля уменьшает местные и суммарные гидравлические сопротивления циркулирующему утфелю (см. стр. 98 - 103, Труды ВНИИСП, вып.XV, Киев, 1969 г. ), уменьшает потери скорости утфельной массы на трение при движении через теплообменную поверхность, что приводит к увеличению коэффициента теплопередачи и тем самым к снижению энергозатрат на охлаждение утфеля. При этом удается достигнуть лучшей термической однородности кристаллизующейся массы утфеля. По окончании процесса кристаллизации осуществляется выгрузка утфеля из аппарата через патрубок 16.

Предложенная конструкция утфелемешалки-кристаллизатора позволяет повысить ее производительность посредством большего выделения кристаллической фазы и более полного истощения межкристального раствора за счет обеспечения относительно движения в системе "кристалл-раствор" в области высокой вязкости утфеля при низких температурах. Улучшение дисперсного состава кристаллов достигается в результате наращивания их в термически более однородной кристаллизующейся массе утфеля. Одновременно снижаются энергозатраты на вибрационное перемешивание в результате уменьшения гидравлических сопротивлений циркулирующему во вращательном движении утфелю через зазоры между отдельными частями цилиндров теплообменной поверхности, образующими профильные каналы постоянного сечения и с плавным изменением кривизны.

Формула изобретения

Утфелемешалка - кристаллизатор, включающая вертикальный цилиндрический корпус с днищем, снабженный технологическими патрубками и наружной теплообменной рубашкой, размещенную внутри корпуса теплообменную поверхность, состоящую из расположенных диаметрально противоположно секторных секций, установленный по оси корпуса с возможностью колебательного движения относительно нее вал с вертикальными лопастями, в которых выполнены конусообразные сопла, и вибропривод вала, отличающаяся тем, что секторные секции теплообменной поверхности состоят из отдельных частей нескольких цилиндров, расположенных коаксиально, при этом сужающиеся части сопел каждой лопасти направлены в одну сторону, а сопла смежных лопастей расположены одно за другим для приведения утфеля во вращательное движение, причем поверхность сопел покрыта антиадгезионным материалом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4