RU2182177C1

RU2182177C1 - Massecuite mixer-crystallizer

Info

Publication number: RU2182177C1
Application number: RU2001109760/13A
Authority: RU
Inventors: С.М. Петров; Авад Алла Мохамед Эльхассан Ясир
Original assignee: Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2001-04-13
Publication date: 2002-05-10

Abstract

FIELD: equipment of sugar industry; designed for additional crystallization of sugar from last-strike massecuite. SUBSTANCE: massecuite mixer-crystallizer includes vertical cylindrical body with bottom provided with process branch-pipes and exterior heat-exchange jacket. Located inside body is heat-exchange surface consisting of sector sections located diametrically opposite. Installed along body axis for vibrating motion relative to it is shaft with vertical blades in which conical nozzles are made. Sector sections of heat-exchange surface consist of separate parts of several cylinders located coaxially. Narrowing parts of nozzles of each blade are directed to one and the same side. Nozzles of adjacent blades are located one behind another for making massecuite rotate. Nozzles surface is coated with antiadhesive material. EFFECT: increased yield of crystalline sugar, improved quality of finished crystals and reduced energy consumption. 4 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию сахарной промышленности, предназначенному для дополнительной кристаллизации сахара из утфеля последнего продукта. The invention relates to equipment for the sugar industry, intended for additional crystallization of sugar from the massecuite of the last product.

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). Known utflemeshka-mold, comprising a vertical cylindrical body with a bottom, equipped with technological pipes and an external heat transfer jacket, a heat exchange surface located inside the housing, consisting of vertical pipes located diametrically opposite with the formation of sector sections, mounted on the axis of the housing shaft with vertical blades with the possibility of oscillatory movements along the axis, and the shaft vibrodrive (M. Fricts, Yu.D. et al. Crystallization of the massecuite in vertical mixers TsNIITEIpishcheprom, 1985. Survey Information, Series 23. Sugar Industry, issue 17, p. 11-12).

Недостатки известной утфелемешалки - недостаточное истощение межкристального раствора по мере роста вязкости утфеля. The disadvantages of the well-known massecuite mixers are the insufficient depletion of the intercrystal solution as the massecuite viscosity increases.

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. In the process of work, significant inertial efforts of the blades are created, which leads to an increase in the energy expenditure necessary to create oscillatory movements of the blades, and the high viscosity of the massecuite can cause them to break.

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/. The closest technical solution to the proposed one is a muffler-crystallizer, including a vertical cylindrical body with a bottom, equipped with process pipes and an external heat-exchange jacket, a heat-exchange surface located inside the body, consisting of diametrically opposed sector sections mounted along the axis of the body with the possibility of oscillatory motion relative to it shaft with vertical blades in which cone-shaped nozzles are made, and a shaft vibrodrive / RU 2155815 C1, C 1 3 F 1/02, 09/10/2000 /.

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. In the known muffler, the intercrystal solution is not completely depleted due to the growing viscosity of the massecuite and the limited filtration capacity of the nets in the nozzles, which ultimately leads to a decrease in the yield of crystalline sugar and a deterioration in the quality of the finished crystals.

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. In the process, high local hydraulic resistances are created for the circulating massecuite in the nozzle exit openings with filtering nets and also with vertical tubes of the heat exchange surface. This leads to high energy consumption for vibration mixing massecuite.

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. The technical result of the invention is to more fully deplete the intercrystal solution and thereby increase the yield of crystalline sugar while improving the quality of the finished crystals in dispersed composition by building them in a thermally more uniform crystallizing mass of massecuite; in reducing energy consumption for vibrational mixing of the massecuite in the process of cooling it as a result of lowering hydraulic resistance to the circulating massecuite.

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. The technical result of the invention is achieved by the fact that in the proposed utmele mixer-crystallizer, comprising a vertical cylindrical body with a bottom, equipped with process pipes and an external heat-exchange jacket, a heat-exchange surface located inside the body, consisting of diametrically opposed sector sections mounted along the axis of the body with the possibility of oscillatory movement relative to it is a shaft with vertical blades in which cone-shaped nozzles are made, and a vibrodrive La, it is new that the sector sections of the heat exchange surface consist of separate parts of several cylinders located coaxially, while the tapering parts of the nozzles on each blade are directed to one side, and the nozzles of adjacent blades are located one after another to bring the massecuite into rotational motion, and the nozzle surface is coated with release material.

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. The invention is illustrated by drawings: in Fig.1 shows the proposed utmele mixer-crystallizer in a vertical section aa; figure 2 is a section bB in figure 1; figure 3 - node I in figure 2; figure 4 - node II in figure 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. The muffler-crystallizer includes a vertical cylindrical body 1 with a bottom 2 and an external heat-exchange jacket 3. Inside the housing 1, a heat-exchange surface is made up of individual parts of several cylinders 4 located coaxially and forming diametrically opposite sector sections in each quadrant of the cross section 5. Coaxial to the body a shaft 6 is installed and four vertical blades 7 are mounted on it with the possibility of oscillatory movements in the space between sector sec 5 by means of a shaft 8. The shaft is mounted on two bearings 9 and 10. In each blade there are conical nozzles 11 arranged in such a way that the tapering parts of the nozzles on each blade are directed to one side, and the nozzles of the blades are arranged one after the other to bring the massecuite in a rotational movement through the outlet 12. The inlet of the nozzles 13 are open. The surface of the nozzles is covered with release material 14. The muffler-crystallizer has nozzles 15 and 16, respectively, for supplying the massecuite and its outlet, as well as nozzles 17 and 18 for supplying the refrigerant to and from the heat exchanger jacket 3. Sector sections 5 of the heat exchange surface comprise lower chambers 19 for distributing the refrigerant among the annular cylinders 4. Refrigerant 19 is supplied to the chambers 19 through the nozzle 20. For its removal from the individual annular cylinders 4, the upper distribution chambers 21 and the nozzle 22 are used.

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. The mantle mixer-crystallizer works as follows. The heat transfer jacket 3 is filled with hot water and the apparatus is heated to the temperature of the beginning of the crystallization process. Then, through the pipe 15, the massecuite of the last crystallization is supplied until the blades 7 are completely immersed in it. After that, the heat transfer jacket 3 and the individual annular cylinders 4 of the sector sections 5 are supplied with refrigerant, the flow rate of which is set in such a way that the cooling rate of the crystallized is set by the technological mode solution.

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. From the moment of supply of the refrigerant, the vibratory drive 8 of the shaft 6 is turned on and it is driven in alternating rotary movements around the axis. The blades 7, placed in the free zones between the individual parts of the cylinders 4, perform oscillatory movements with a small scope. The movement of the blades with cone-shaped nozzles in the zones between the sector sections provides a vibration-pulsation mode of the rotational movement of the massecuite around the axis in the gaps between the annular cylinders 4 of the sector sections 5 of the heat exchange surface.

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. The massecuite flow incident on the blades 7 fills the cone-shaped nozzles 11 through the inlet 13, the crystals come together, are densified and are retained in the outlet 12. In this case, the intercrystal solution flows through the crystal layer in the nozzles and an intensive crystal-solution relative motion is achieved. With the opposite direction of movement of the blades 7, the intercrystal solution in the nozzles flows through the outlet openings 12 in the opposite direction and easily unloads portions of massecuite crystals that previously fell into the nozzles by means of a release coating, regenerating the nozzles. Sucrose crystals also experience alternating tangential force pulses during oscillatory actions by parts of the blades without nozzles, which increases the rate of flow of the solution around the crystals and reduces the thickness of the hydrodynamic boundary layer.

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).The whole mass of massecuite is thus brought into oscillating motion in one direction and moves in the gaps between the individual parts of the cylinders 4 sector sections 5 of the heat exchange surface, which intensifies heat and mass transfer, reduces the effective viscosity of the massecuite and allows the massecuite to cool to lower final temperatures (about 25 ^o FROM).

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. The use of individual ring cylinders in the heat-exchange surface for cooling the massecuite reduces local and total hydraulic resistance to the circulating massecuite (see pages 98 - 103, Proceedings of VNIISP, issue XV, Kiev, 1969), reduces the losses of the massecuite mass due to friction during movement through the heat exchange surface, which leads to an increase in the heat transfer coefficient and thereby to a decrease in energy consumption for cooling the massecuite. In this case, it is possible to achieve better thermal uniformity of the crystallizing massecuite mass. At the end of the crystallization process, the massecuite is unloaded from the apparatus through the pipe 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. The proposed design of the cassette mixer-crystallizer allows to increase its productivity by means of a greater separation of the crystalline phase and more complete depletion of the intercrystal solution due to the relative motion in the crystal-solution system in the region of high massecuite viscosity at low temperatures. An improvement in the dispersed composition of crystals is achieved as a result of their growth in a thermally more uniform crystallizing mass of massecuite. At the same time, energy consumption for vibrational mixing is reduced as a result of a decrease in hydraulic resistance of the massecuite circulating in rotational motion through the gaps between the individual parts of the cylinders of the heat exchange surface, forming profile channels of constant cross section and with a smooth change in curvature.

Claims

Utflemeshalka - crystallizer, comprising a vertical cylindrical body with a bottom, equipped with technological pipes and an external heat-exchange jacket, a heat-exchange surface located inside the body, consisting of diametrically opposed sector sections mounted along the axis of the body with the possibility of oscillating motion relative to it by a shaft with vertical blades, in which cone-shaped nozzles are made, and a shaft vibrodrive, characterized in that the sector sections of the heat exchange surface with are separate parts several cylinders arranged coaxially, wherein the tapered portion of the nozzle blades each in the same direction, and the nozzle blades disposed adjacent one another to bring the massecuite into rotary motion, the nozzle surface is covered with release material.