Устройство для разрушения пены

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) Ц 1 101902 атель В.Ш,и по ойно окр тасн ваниемком 9 о5 сот У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(7 1) Всесоюзный научно-исследов ский институт биосинтеза белковых веществ(56) Авторское свидетельство СССР В 1175959, кл. В 01 Р 19/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ПЕНЫ (57) Изобретение относится к оборудованию для разделения газожидкостных сред с пенной структурой и может быть использовано в микробиологической, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение эффективностипроцесса разрушения пены при снижении металлоемкости устройства. Надсепарационной камерой 2 горизонтально с зазором 7 установлена коническая перегородка 8, которая образуетс патрубком 9 отвода газа кольцевующель 10 для.подачи жидкости в сепарационную камеру. При этом над горизонтальной конической перегородкой 8расположен патрубок 13 для подачижидкости. Рабочее сечение насадка 3снабжено 7-образными вставками 11,равномерно расположеннымности, На конической отбке 4, размещенной малымвверх и соединенной с павода газа, выполнены прбортовкой 6, 7 ил,50 Изобретение относится к микробиологии, а именно к оборудованию дляразрушения газожидкостных сред с пенной структурой, и может быть использовано также в технологических процессах и аппаратах пищевой, химической и других отраслях промьпвпенности.Цель изобретения - повышение эффектчвности процесса разрушения пеныза счет устранения возможности повторного вспенивания и снижение металлоемкости.На Фиг. 1 изображено устройстводля разрушения пены; на Фиг, 2 - раз рез А-А на Фиг. 1; на фиг, 3 - разрезБ"Б на Фиг. 1; на Фиг, 4 - расположе"ние вставок в сечении насадок; наФиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4;на Фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 4; на 20фиг. 7 - разрез Д-Д на Фиг. 3,Устройство для разрушения пенывключает цилиндрический корпус 1 сустановленной соосно внутри негосепарационной камерой 2, снабженной 25насадком 3 и отбойной тарелкой 4,поверхность которой перфорированапрорезями 5 с отбортовкой 6. Над сепарационной камерой с образованиемзазора 7 установлена коническая 30перегородка 8, В верхней части устройства расположен патрубок 9 дляотвода газа, который образует с конической перегородкой кольцевую щель 10.В зазоре между насадком 3 и внутренней поверхностью сепарационной ка-меры 2 равномерно расположены вставки 11 7-образной формы, В нижнейчасти устройства расположены патрубки для подвода пены 12 и отвода жидкости 13 с гидрозатвором, а над конической перегородкой расположен патрубок 14 для подвода жидкости.Устройство работает следующим образом. 45Образовавшаяся в аппарате (не показан) газожидкостная смесь через патрубок 12 поступает в кольцевое пространство, образованное корпусом 1и сепарационной камерой 2. Восходящее движение пены по данному пространству обеспечивается газовым потоком, проходящим через аппарат и необходимым для проведения технологического процесса. На данном участкепроисходит первичное обезвоживаниепены, Далее пенный поток попадаетв кольцевой зазор 7 и совершает повоорот на 90 , при этом скорость его рез.ко возрастает (примерно в 15 раз) за счет уменьшения проходного сечения, Под действием кинетической энергии газового потока и резкого изменения направления движения газожидкостной смеси происходит частичное разрушение пены,После прохождения зазора 7 пена попадает в сужающую зону, образованную внешней поверхностью насадка 3 и внутренней поверхностью сепарационной камерой 2. В верхней части этой зоны скорость движения пенной фазы снижается по сравнению со скоростью в сечении зазора 7 вследствие увеличения сечения. По мере движения пены по сужающемуся каналу скорость потока увеличивается и достигает максимального значения порядка 50-70 м/с непосредственно в кольцевом рабочем сечении насадка, При этом происходит резкое падение давления в пузырьках пены, которые деформируются как за счет градиента дав- . ления, так и вследствие возникающих касательных напряжений при трении о по" верхности насадка 3 и сепарационной камеры 2, а также о соседние наклонные поверхности вставок 11, которые крепятся, например, при помощи сварки к внутренней поверхности сепарационной камеры 2 и внешней поверхности насадка 3, что приводит к разрыву пленок между пузырьками и разрушению пены.Отделенная жидкость оттесняется потоком газа к стенке камеры 2, по которой стекает вниз в виде пленки. При дальнейшем движении разделенных потоков в расширяющейся части кольцевой щели насадка 3 происходит частичное восстановление статического давления газа. Жидкая пленка стекает в кольцевой зазор, образованный отбойной тарелкой 4 и внутренней поверхностью сенарационной камеры 2,Надежность работы устройства, а именно предотвращение повторного вспенивания, обеспечивается подачей жидкости в устройство посредством патрубка 14 и далее в полость сепарационной камеры 2 через кольцевую щель 10, образованную патрубком 9 для отвода газа и конической перегородкой 8, а также наличием на отбойной тарелке 4 прорезей 5 с отбортовкой 6. Жидкость, подводимая к устройству по патрубку 14, пройдя кольцевую щель 10, попадает в сепарациснную камеру и, стекая по внешней поверх594 313970 ности патрубка 9 и частично по внутренней поверхности насадка 3, попадает на наклонную поверхность отбойной тарелки 4. При возможном проско 5 ке некоторого объема неразрушенной пены она, контактируя с жидкостью на наклонной поверхности отбойной тарелки 4, увлажняется, структура ее становится менее устойчивой, что и приводит к ее полному разрушению.Кроме того, добавление жидкости (воды) к жидкостному потоку, образовавшемуся при разрушении пены в рабочем сечении насадка 3, приводит к снижению его вспениваемости при контакте с газом за счет резкого снижения концентрации в нем микроорганизмов. Снижению возможности вспенивания спо собствует также полное устранение контакта газа и жидкости на поверхности отбойной тарелки 4 за счет наличия на ее поверхности прорезей 5 с отбортовой 6. Газ проходит через сечение прорезей по принципу 25 наименьшего сопротивления, а жидкость стекает к периферии тарелки 4. Отбортовка 6 препятствует контакту фаз непосредственно в сечении прорезей 5, а также снижает унос жидкости З 0 из устройства в виде капель. Далее жидкость, собирающаяся на отбойной тарелке 4, стекает с нее через щель, образованную тарелкой 4 и внутренней поверхностью сепарационной камеры 2. Поток газа, пройдя отбойную тарелку 4, попадает в полость сепарационной камеры 2, меняет направление движения и выходит из устройства через патрубок 9. Взвешенные в газе капли 40 жидкости вследствие инерционного эффекта, возникающего при повороте потока, осаждаются в нижней части камеры 2 и, соединяясь с основным потоком жидкости, выводятся из аппарата через патрубок 13, который для предотвращения попадания газа в полость камеры 2 оборудован гидрозатвором.Размещение конической перегородки над сепарационной камерой с зазором, образующей с патрубком отвода газа кольцевую щель, интенсифицирует процесс разрушения пены также за счет создания градиента скорости и давления пенного потока при его движении к рабочему сечению насадка.Наличие в сечении насадка равномерно расположенных по окружности вставок Ч-образной формы значительно интенсифицирует процесс разрушения пены за счет увеличения поверхности трения пены с ограничивающими и направляющими поверхностями в рабочем кольцевом сечении насадка.Кроме этого, наличие вставок позволяет оптимизировать конструкцию устройства на стадии его проектирования, так как при определенном расходе газовой составляющей пены возможно достижение требуемой скорости в сечении насадка при различных его диа" метрах, Выбор оптимального диаметра рабочего сечения насадка, а вместе с ним и устройства в целом зависит от габаритов аппарата, для которого предназначается устройство. Так, например, при расходе газовой составляющей пены, равном 2400 нмз /ч, и ши" рине кольцевого сечения насадка 0,015 м оптимальным диаметром с конструктивной точки зрения является 1,0 м. В этом случае достижение необходимой скорости потока 50 м/с обеспечивается установкой 24 вставок с размером В=0,095 м (см. Фиг.5).Кроме того, установка вставок в некоторых случаях позволяет выбрать оптимальную скорость пенного потока в кольцевом сечении, образованном корпусом устройства и сепарационной камерой.Подача в полость сепарационной камеры жидкости, например технологической воды, необходимой в процессе выращивания микроорганизмов, повышает интенсивность процесса разрушения пены, предотвращая возможность повторного вспенивания за счет резкого снижения концентрации микроорганизмов в жидкостном потоке, образовавшемся после разрушения пены, а также позволяет совместить процесс разрушения пены с процессом мокрой очистки отходящих газов, что исключает необходимость использования для этой цели дополнительного оборудования, 1Перфорация с отбортовкой, выполненная на отбойной тарелке, позволяет достичь максимального разделения потоков жидкости и газа, образовавшихся после разрушения пены за счет того, что газ будет проходить через прорези в тарелке по пути наименьшего сопротивления, а жидкость стекает по ней к периферии. Отбортовка в этом случае препятствует контакту5 139 фаз в зоне прорезей и помимо содействия эффекту разделения фаз, а вследствие этого и устранению возможности повторного вспенивания, значительно снижает количество жидкости, уносимой из устройства с газовым потоком в виде капель. Соединение отбойной тарелки с патрубком для отвода газа и размещение ее малым. основанием вверх конструк" тивно обеспечивает устранение возможности повторного вспенивания за счет того, что жидкостный поток, не скапливаясь на поверхности отбойной тарелки, свободно стекает с ее наклонной поверхности в виде тонкой пленки, не образуя застойных зон, в которых при контакте с потоком газа возможно повторное вспенивание,Устранение из конструкции устройства перфорированной обечайки и направляющих экранов значительно снижает ее металлоемкость в сравнении с известным устройством. 059Формула и з о б р е т е н и яУстройство для разрушения пены,включающее цилиндрический корпус, сепарационную камеру с расположенными 5нвнутри нее насадком и коническои отбойной тарелкой, патрубки подвода и отвода пены, газа и жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса разрушения пены за счет устранения повторного вспенивания и снижения металлоемкости, оно снабжено конической перегородкой, размещенной над сепарационной камерой с зазором и образующей с патрубком для отвода газа кольцевую щель для подачи жидкости в сепарационную камеру, вставками Ч-образной формы, равномерно располо женными в рабочем сечении насадка,патрубком для подвода жидкости, размещенным над конической перегородкой, при этом коническая отбойная тарелка расположена малым основанием вверх, 25 соединена с патрубком для отвода газаи выполнена с перфорацией с отбор-.товкой.1397059 б-Б Г фи г иа 7 Составитель ОКалякинаРедактор А.Мотыль Техред М.Дидык Корректор Г.Решетн 2545/5ВН Подписноекомитета СССРи открырийская наб д, 4 За Тираж 642ИИПИ Государственногделам изобретенийМосква, Ж, Рауш 1330 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна