CS262659B2 - Countercurrent liquid heat exchanger for pasty tailing froduct from sugar factory treatment - Google Patents

Description

Vynález se týká protiproudého kapalinového výměníku tepla pro chlazení a nepatrné opětné ohřívání zadinových výrobků kašovité konzistence získávaných v cukrovarech. Kašovitý zadinový výrobek získávaný v cukrovarech sestává z krystalů cukru odváděných z vakuového krystalizátoru a interkrystalického sirupu. Teplota přibližně 75 až 80 °C zadinového výrobku se pomalu, rovnoměrně snižuje na 35 až 40 °C. Rychlost ochlazování přitom nesmí překročit hodnotu 0,8 až 1,0 ^C/h. V důsledku ochlazování se interkrystalický sirup přesycuje a na povrchové ploše krystalů se ukládá cukr. Při optimálním ochlazování se interkrystalický sirup odebírá v optimálním množství a z výrobního procesu s sebou jako melasa odvádí minimální množství cukru. Kašovitá hmota vycházející z chladiče se odstřeďuje a přitom se oddělují krystaly cukru z melasy, která představuje matečný sirup. Pro odstřelování se však kaše, která v důsledku ochlazení vykazuje mimořádnou viskozitu, znovu ohřívá z dosažené teploty 35 až 40 stupňů Celsia na 45 až 50 °C.

Pro výše zmíněné ochlazení a opětné ohřátí kašovitých zadinových výrobků jsou používány v cukrovarech výměníky tepla.

V těchto zařízeních hraje důležitou roli rovnoměrné, nepřetržité ochlazování probíhající při malém teplotním stupni. Velký teplotní rozdíl mezi kaší a chladicím prvkem vede totiž ke vzniku takových nových krystalických center, která v porovnání s krystalickými centry, která se nacházejí v kaši, vykazují malé rozměry, a tak nemohou být získány zpět odstřeďováním, jelikož společně s melasou opouštějí zařízení, takže stupeň účinnosti zisku cukru se snižuje.

Tomuto požadavku vyhovuje protiproudý výměník tepla o to výhodněji, čím menší je v zařízení změna teplotního rozdílu mezi protiproudem .a ochlazovanou kaší, tj. čím menší tepelné stupně v kaši vznikají a v čím menší míře se tyto tepelné skoky liší od teoretické, kontinuální chladicí křivky.

Dosud známé systémy však nemohly tomuto požadavku vyhovět požadovaným způsobem. U prvních zařízení nebylo používáno žádného protiproudého chlazení a kromě toho nebyl jejich stupeň účinnosti ani zdaleka postačující. V moderních zařízeních jsou dosud používány mnohé takové protiproudé chladicí sloupy a všeobecně jeden sloup pro následné ohřívání, u kterých probíhá výměna tepla prostřednictvím protiproudu kapaliny. Z těchto zařízení byly známy hlavně dvě varianty.

U první varianty se chladicí kapalina ve sloupu vede vzhůru proti kaši proudící dolů, a to ve více trubkových hadech vytvořených ve vodorovných rovinách, a mezi nimi je vedena prostřednictvím míchacích lopatek kaše. Nedostatek této varianty spočívá v tom, že větší teplotní skok v teplotě kaše vzniká nejen na trubkových hadech chlazení uspořádaných v- jednotlivých rovl

1®nách, nýbrž také teplota chladicí kapaliny, '||která se v trubkovém hadu v· každé vodo^: Irovné rovině rovněž mění, a rozdílná teplo. ta kaše vedené mezi nimi vyvolává uvnitř těchto větších teplotních skoků rovněž neuspořádaný stav a zhoršuje rovnoměrnost chlazení.

I Druhá varianta je podobná první, avšak s tím rozdílem, že zde byly vodorovně uspořádané trubkové hady nahrazeny chladicími kotouči, ve kterých se chladicí voda uspořádává rovnoměrněji, avšak ani u této varianty nejsou větší teplotní skoky vznikající v kaši v důsledku chlazení, které probíhá po úsecích, odstraněny. To opět vede ke vzniku určitých menších krystalických center.

U obou systémů existuje kromě toho společný nedostatek, že při poškození trubkového systému vedení chladicí kapaliny, např. při vzniku otvoru v trubce, je celý sloup a tím v podstatě celý systém vyřazen na delší časové období mimo provoz, čímž je způsoben značný výpadek ve výrobním procesu.

Tyto nedostatky byly odstraněny řešením podle maďarského patentového spisu č. 182 274, u kterého byly odlišně od dosud známých zařízení nahrazeny vodorovné kotouče, eventuálně trubkové hady sloužící pro tepelnou výměnu svisle uspořádanými trubkovými hady. Toto uspořádání disponuje značnými výhodami. V takovémto zařízení probíhá výměna tepla mnohem plynuleji, v mnoha přípustnějších menších tepelných skocích a při poškození některého trubkového hadu se sice snižuje po vyřazení tohoto trubkového hadu účinnost zařízení, ale výrobní proces nemusí být přerušen.

U tohoto řešení se kaše nemíchá, nýbrž se otáčejí trubkové hady, přičemž v jednotlivých rovinách se zabraňuje brzdicími rameny, která zabírají do mezer mezi trubkovými hady, tomu, aby se kaše otáčela společně s trubkovými hady.

Zkušenosti však ukázaly, že také toto zařízení má nedostatky. Jelikož brzdicí ramena jsou uspořádána jen v určitých svislých vzdálenostech, vedou trubkové lopatky, které jako větve vyčnívají mezi tato ramena, přece do určité míry kaši s sebou, zejména tím, že vyčnívající svislé lopatky svisle probíhajících trubkových hadů musí být proti poměrně velkému odporu kaše staticky podepřeny a podpěrná konstrukce, která podpírá mřížovitě vždy jednu odbočující skupinu, strhává rovněž jednu část kaše s sebou. Tento jev je zvýšen ještě tím, že se kaše na trubkových hadech značně usazuje, čímž se otáčející se plochy trubkových hadů a setrvačnost společného otáčení kaší zvyšuje. Podpěrná konstrukce vede dále ke zvětšení váhy a nákladů na zařízení.

Okol vynálezu spočívá v odstranění nedostatků výše uvedených řešení a vyvinutí takového řešení, které by nevyžadovalo žád6 nou podpěrnou konstrukci a umožňovalo uspořádat brzdicí ramena těsněji, přičemž funkce brzdicích ramen má 'spočívat nejen v brzdění kaše, nýbrž i v čištění trubkových členů. Vynález se zakládá na poznatku, že je realizovatelný tehdy, jestliže trubková ramena jsou uspořádána jako samonosná a přípojné klopné body trubkových hadů leží na ose trubky.

Podle toho spočívá podstata zařízení podle vynálezu v tom, že trubkové členy jsou opatřeny trubkovými úseky ve tvaru V uspořádanými ve více patrech a vždy mezi dvěma patry mezitrubkovými úseky, doléhajícími na osovou trubku a zaměnitelně spojujícími jejich vyčnívající konce, které se nacházejí nad sebou.

V tomto uspořádání mohou být brzdicí ramena uspořádána prakticky mezi všemi patry, takže kaše získává lepší zpomalení a současně probíhá oddálení kaše, která se usazuje na spodním a horním kraji trubkových úseků ve tvaru V a zvětšuje odpor.

Je výhodné, jestliže se počet brzdicích ramen liší od počtu trubkových členů a jejich uspořádání vůči sobě je v patrech posunuto.

Dále bude řešení podle vynálezu blíže objasněno za pomoci jednoho příkladu provedení chladicího eventuálně zpětného vyhřívacího sloupu ve vztahu к přiloženému výkresu.

Na· výkrese představují obr. 1 podélný řez sloupem rovinou В podle obr. 2, obr. 2 příčný řez sloupem podle čáry A—A z obr. 1 a obr. 3 perspektivní pohled na výřez trubkového členu.

Na obrázcích se nachází osová trubka 2 otáčející se ve středu stojícího sloupu 1, ve které jsou uspořádány spádové trubky 3, a osová trubka 2 je obklopena trubkovýjni členy 4. Trubkové členy 4 sestávají z trubkových úseků 4v ve tvaru V uspořádaných ve více patrech spojených prostřednictvím mezitrubkových úseků 4k, které se přimykají к osové trubce 2 a jsou к ní upevněny třmeny, a dole komunikují se spádovými trubkami 3, zatímco nahoře ústí do komory 10, která je opatřena výstupním otvorem 11. Spádové trubky 3 vycházejí nahoře z komory 8, která je opatřena vstupním otvorem 9. Ke sloupu 1 se nahoře připojuje komora 6 opatřená vstupním otvorem 7, zatímco sloup 1 je dole vytvořen s výstupním otvorem 12. Na plášť sloupu 1 jsou mezi patry trubkových úseků 4v ve tvaru V upevněna brzdicí ramena 5 posunutá vůči sobě, která zasahují do prostoru mezi patry, přičemž ipočet brzdicích ramen 5 se liší od počtu trubkových členů 4.

Zařízení funguje následujícím způsobem. Kaše, která se má chladit, případně později ohřívat, přichází přes vstupní otvor 7 do komory 6, odtud do' sloupu 1 a ten opouští přes výstupní otvor 12. V protiproudu postupující kapalina pro chlazení, eventuálně ohřívání je přes vstupní otvor 9, komoru 8 a spádové trubky 3 vedena do trubkových členů 4, v nichž proudí nahoru, provádí výměnu tepla a nahoře se pak přes komoru 10 odvádí výstupním otvorem 11.

Jelikož se během tohoto procesu osová trubka 2 a trubkové členy 4 rovněž otáčejí, sloup 1 spolu s kaší, která se nachází uvnitř, naproti tomu stojí, jsou uvnitř zařízení vestavěna brzdicí ramena 5, která mají zabránit tomu, aby trubkové členy 4 v průběhu svého otáčivého pohybu unášely kaši s sebou. Tato brzdicí ramena 5 provádějí současně čištění trubkových úseků 4v ve tvaru V trubkových členů 4, takže kaše, která se na nich případně usazuje, nemůže zvětšovat otáčející se plochy trubkových úseků 4v ve tvaru V. Brzdicí ramena 5 se svým počtem liší od počtu trubkových členů 4 a po patrech jsou vůči sobě posunuta, takže z hlediska času jsou za sebou v zákrytu vždy se dvěma trubkovými úseky 4v ve tvaru V, a tak jejich čisticí funkce nevyvolává žádný nárazový odpor.

Vytvoření trubkového členu je dobře zřejmé z perspektivního pohledu podle obr. 3, kde je znázorněno uspořádání trubkových úseků 4v ve tvaru V a mezitrubkových úseků 4k.

Na obrázku byl znázorněn jeden jediný sloup, přičemž zařízení sestává z více podobných sloupů zařazených v řadě a kaše prochází od jednoho sloupu к druhému tak dlouho, až se skončí její chlazení, načež v podobném sloupu, který však obsahuje výhřevnou kapalinu pohybující se v protiproudu, probíhá opětné ohřátí hmoty kaše na požadovanou teplotu.

Jednotlivé sloupy zařízení podle vynálezu mohou být přirozeně vytvořeny i způsobem odlišným od výše popsaného příkladu. Počet trubkových členů 4 a brzdicích ramen 5 může být odlišný od výše popsaného příkladu provedení. Není např. bezpodmínečně nutné, aby mezi všemi trubkovými úseky 4v ve tvaru V byla· uspořádána brzdicí ramena 5, jelikož u jednotlivých kašovitých hmot může být postačující vestavět tato ramena méně těsně. Jinak mohou být vytvořeny komory 6, 8 a 10 a jinak mohou být rovněž vyřešeny přívod a odvod kaše a kapaliny, která provádí výměnu tepla. Může se rovněž vytvořit takové provedení, u něhož spádové trubky 3 odpadnou a jejich funkci přebere vnější trubkové vedení, přívod kapaliny, která provádí tepelnou výměnu, do trubkových členů 4 probíhá dole, a podobně.

Z výše uvedeného a z příkladu vyplývá, že zařízení podle vynálezu má oproti zařízení chráněnému maďarským patentovým spisem č. 182 27.4 také tu výhodu, že stupeň

262 7 účinnosti tepelné výměny je při stejném počtu trubkových členů a stejném počtu vodorovných úseků trubkových členů vytvoře-

Claims (2)

1. Protiproudý kapalinový výměník tepla pro zpracování kašovitých zadinových výrobků získávaných v cukrovarech, který je opatřen více chladicími nebo vyhřívacími sloupy uspořádanými v řadě, které jsou opatřeny brzdicími rameny připevněnými к plášti, mezi kterými j,sou kolmo uloženy hadovité trubkové členy obsahující protiproudou kapalinu a otáčející se kolem osové trubky, vyznačující se tím, že trubkové členy [4) sestávají z trubkových úseků (4vJ ve tvaru ním vodorovných úseků jako trubkové úseky ve tvaru V větší než dvojnásobek.

VYNÁLEZU

V uspořádaných ve více patrech a mezitrubkovýc.h úseků (4k) přiléhajících к osové trubce (2) a spojujících střídavě jejich vyčnívající konce vždy mezi dvěma patry.

2. Protiproudý kapalinový výměník tepla podle bodu 1, vyznačující se tím, že počet brzdicích ramen (5) se liší od ipočtu trubkových členů (4) a brzdicí ramena (5) jsou v jednotlivých patrech oproti sobě posunuta.