Пленочный аппарат

(19) йбНПКч ИЦЛИ ПИС ИЕ ИЗС)Б ТЕН К АВТО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ной ображен пленоч на фиг,2 - сечени ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский технологический институтхолодильной промышленности и Научно-производственноеобаединение "Масложирпром"(56) Коган В.Б. и др, Оборудование для раздела смесей под вакуумом.-Л.: Машиностроение, 1976, с, 308 - 309, 375.Олевский В.М. и др. Роторно-пленочныетепломассообменные аппараты. - М.: Химия, 1977, с.206, 164, рис.11 - 12,Авторское свидетельство СССРМ 768404, кл. В 01 О 3/30, 1987.(57) Изобретение относится к роторным пленочным аппаратам, используемым для проведения процессов тепломассообмена приобработке вязких и термолабильных продуктов, и может быть использовано в пищевой промышленности для выпариваниясоков, глицериновой воды, пектиновых экс- .трактов и других подобных продуктов. Цельизобретения - интенсификация тепломассообмена за счет равномерного капельноИзобретение относится к роторным пленочным аппаратам, используемым для проведения процессов тепломассообмена при обработке вязких и термолабильных продуктов, и может быть использовано в пищевой промышленности для выпаривания соков, глицериновой воды, пектиновых экстрактов и других подобных продуктов.Цель изобретения - интенсификация тепломассообмена за счет равномерного капельно-струйного орошения пленки про(55 В 01 О 3/303 Ж струйного орошения пленки продукта за лопастью и увеличения межфазной поверхности. Роторный пленочный аппарат содержит вертикальный корпус с теплообменной рубашкой, ротор с лопастями, имеющими окна для перетока обрабатываемой жидкости, распределительные пластины, установленные на нерабочей поверхности лопастей. Распределительная пластина выполнена перфорированной и установлена между окнами и концом лопасти. Плотность перфорации увеличивается по длине распределительной пластины в сторону, противоположную направлению вращения вала ротора, причем часть поверхности распределитель- Я ной пластины, примыкающая к лопасти, выполнена сплбшной, поверхность распределител ь ной пластин ы, обращенная к оси аппарата, снабжена дополнительными ребрами; установленными равномерно по высоте лопасти расположенными перпен) дикулярно поверхности распределительной пластины, Отношение длины распредели- ф тельной пластины и расстояния между кон с, цами соседних лопастей составляет 0.3 - ф, 0,7, отношение длин сплошного и перфо- (р рированнаго участков распределительной у пластины составляет не более 0.5, 2 ил.Ы дукта за лопастью и увеличен межфазповерхности.Нд фиг.1 .из ный аппарат, общий вид; еА - .Ана фиг,1.Устройство содержит вертикальный корпус 1 с теплообменной рубашкой 2, ротор 3, состоящий из вала 4, на котором установлены лопасти 5, Последние установлены на валу 4 жестко и так, что между концом 6 лопасти 5 и внутренней поверхностью корпу 16485255 10 15 20 25 30 35 40 50 55 са 1 образован фиксированный зазор, Аппарат снабжен сепарационной 7 и разгрузочной 8 камерами, патрубками ввода исходного продукта 9, выхода готового продукта 10, ввода греющего пара 11, выхода конденсата 12 и выхода вторичного пара 13, На валу 4 ротора 3 установлен отбойный диск 14 для отделения капель продукта из вторичного парэ. Вдоль лопасти 5 выполнены окна 15 для перетока жидкости, На нерабочей поверхности 16 лопасти 5 между окнами 15 и концом 6 лопасти 5 установлена распределительная пластина 17, расположенная эквидистантно внутренней поверхности корпуса 1,Распределительная пластина 17 может устанавливаться и так, что по мере удаления от лопасти 5 расстояние между распределительной пластиной 17 и внутренней поверхностью корпуса 1 монотонно убывает. При этом движению жидкости по распределительной пластине 17 способствует центробежная сила, что особенно важно приобработке вязких продуктов. Распределительная пластина 17 выполнена перфорированной, перфорация выполнена в виде отверстий 18, плотность перфорации (отношение площади сечения отверстий перфорации к общей паверхности участка пластины) увеличивается па длине распределительной пластины 17 в сторону, противоположную направлению вращения вала 4 ротора 3. Участок 19 распределительной пластины 17, примыкающий к лопасти 5, выполнен сплошным не содержит перфорации).На поверхности 20 распределительной пластины 17 равномерно по высоте лопасти 5 установлены дополнительные ребра 21,расположенные в плоскости, перпендикулярной поверхности 20 распределительной пластины 17, Привод ротора осуществляется через клинаременную передачу 22,Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемый продукт поступает в аппарат через патрубок 9 и распределяется лопастями 5 по внутренней поверхности корпуса 1. Лопасти 5 собирают жидкость с рабочей поверхности в носовые волны, при этом часть жидкости из носовой части волны перетекает через окна 15 и попадает на поверхность 20 распределительной пластины 17, жидкость, растекаясь, под действием центробежной силы по поверхности распределительной пластины 17, достигает отверстий перфорации 18 и сбрасывается в виде капель и струй на пленку продукта за лопастью. При этом пленка, течение которой по мере удаления лопасти, начинает переходить из вихревого в спокойное,получает дополнительные импульсы от сбрасываемых струй и капель продукта, причем с возрастающей частотой, вызванной неравномерной плотностью перфорации распределительной пластины 17,Дополнительные ребра 21 препятствуют проскоку жидкости вдоль распределительной пластины 17 по направлению к разгрузочной камере 8, что исключает неравномерность пребывания продукта в зоне обработки.Расположение перфорированной распределительной пластины 17.между окном 15 и концом лопасти 5 обеспечивает подачу части продукта на поверхность 20 распределительной пластины 17, обращенную к оси аппарата, Продукт, распределяясь по поверхности 20, истекает через отверстия 18 перфорации в направлении внутренней поверхности корпуса 1, При этом под действием центробежных сил происходит дробление продукта .на капли, которые "бомбардируют" поверхность пленки про-. дукта за лопастью, вызывают ее турбулизацию, повышая тем самым интенсивность тепломассообмена на греющей поверхности, Кроме того, происходит увеличение межфазной поверхности за счет перераспределения части объема носовой волны в пленочный и капельный потоки, что способствует возрастанию массообмена между жидкой и парогазовой фазами.Увеличение плотности перфорации по длине распределительной пластины 17 в сторону, противоположную направлению вращения вала 4 ротора 3, вызывает повышение частоты выброса капель жидкости на пленку продукта по мере удаления лопасти, т.е. в направлении успокоения вихревого течения жидкости, Это позволяет поддерживать активный режим течения пленки продукта на всем протяжении от лопасти до последующей носовой волны.Наличие дополнительных ребер 21, установленных равномерно по высоте лопасти 5 и расположенных перпендикулярно поверхности распределительной пластины 17, позволяет исключить проскок необработанного продукта па распределительной пластине 17 вдоль оси аппарата к разгрузочной камере 8.Соотношение длины распределительной пластины 17 и расстояния между концами лопастей 5 составляет 0,3 - 0,7. При соотношении менее 0,3 капельно-струйное орошение осуществляет "бомбардировку" вихревой зоны, в которой интенсивность циркуляции и без того велика, поэтому интенсификация тепламассаобмена не достигается, При соотношении более 0,7капельно-струйное орошение осуществляет "бомбардировку" носовой волны, что опять- таки лишено смысла из-за наличия интенсивной циркуляции жидкости в носовой волне и значительной толщины слоя жидкости (по сравнению с объемом жидкости капельно-струйного орошения).Наличие сплошного участка 19 на распределительной пластине 17, и римы кающего к лопасти 5, обеспечивает сброс капель на пленку продукта на удалении от лопасти (там где начинается. затухание вихревого течения и ухудшение условий тепломассообмена). Для определения длины участка релаксации вихревого течения были проведены исследования по изучению распределения давления в пленке жидкости и роторном пленочном аппарате. Пульсации давления в пленке фиксировались высоко- чувствительным, малоинерционным тензометрическим датчиком 2 Ч ЭД-0,5, встроенным в стенку корпуса заподлицо с внутренней поверхностью, Эксперименты проводились водными растворами глицерина. Длину участка релаксации вихревого течения определяли по затуханию пульсаций давлений за лопастью.Установлено, что соотношение длин сплошного и перфорированного участков распределительной пластины должно быть не более 0,5. При соотношении укаэанных длин более 0,5 течение пленки успевает перейти от вихревого к спокойному до подхода перфорированного участка пластины, что снижает интенсивность тепломассообмена..Таким образом, предлагаемый аппаратпозволяет интенсифицировать тепломассообменные процессы при обработке вязких и термолабильных продуктов путем перераспределения части объема носовых волн в пленочный и капельно-струйный потоки, увеличивая тем самым межфазную поверх.; ность, Кроме того, к перемешиванию продук та лопастями добавляется капельно-струйное воздействие на пленку за лопастью;Аппарат опробован на примере про-, , цесса концентрирования глицериновых20 25 30 35 40 5 10 15 растворов, Для известной и предлагаемой конструкций аппарата, имеющих площадь рабочей поверхности 2,0 м, удельный паросьем составляет соответственно 155 и 190 кгlмч (температура греющего пара2в рубашке обогрева 138 С, температура 12 о.ной глицериновой воды на входе в аппарат в обоих случаях составляла 98"С). Это повышение интенсивности тепломассообмена при концентрировании глицериновой воды равносильно увеличению примерно на 20 - 25 О производительности (по исходному раствору) предлагаемой конструкции аппарата по сравнению с известной,Формула изобретения Пленочный аппарат, содержащий вертикальный корпус с теплообменной рубашкой, ротор с лопастями, имеющими окна для перетока обрабатываемой жидкости, распределительные пластины, установленные на нерабочей поверхности, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения интенсивности тепломассообмена путем равномерного капельно-струйного орошения пленки продукта за лопастью и увеличения межфазной поверхности, распределительная пластина установлена между окнами и концом лопасти и выполнена перфорированной, с плотностью перфорации, увеличивающейся по ее длине в сторону, противоположную направлению вращения вала ротора, при этом часть поверхности распределительной пластины, примыкающая к лопасти, выполнена сплошной, поверхность распределительной пластины. обращенная к оси аппарата, снабжена ребрами, установленными равномерно по высоте лопасти и расположенными перпендикулярно поверхности распределительной пластины, соотношение длины распределительной пластины и расстояния между концами соседних лопастей составляет 0,3 - 0,7, соотношение длинсплошного и перфорированного участковраспределительной пластины составляет неболее 0,5.1648525 едактор И.Горная аказ 1478 Тираж 440 Подпис 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и отк 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5тиям при ГКНТ СССР оизводстве й комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,ате Составитель С. БарановТехред М. Моргентап ЮугГрректор О,Кравцова