HU190966B - Heat exchanger of counter-flow fluid serving for treating afterproduct pulp of sugar mill - Google Patents

Description

A találmány cukorgyári utótermék-pép hűtésére, valamint kisebb mértékű visszamelegítésére szolgáló folyadékellenáramú hőcserélő berendezésre vonatkozik.

A cukorgyári utótermék-pép a vákuum kristályosító készülékből leeresztett cukorkristályokból és kristályközi szörpből áll. Ennek mintegy 75-80’C hőmérsékletét lassan, egyenletesen kell csökkenteni 35-40 ’C-ra. A hűtés sebessége nem haladhatja meg a 0,8-1,0 °C/h értéket. A hűtés következtében a kristályközi szörp túltelítetté válik s cukor rakódik a kristályok felületére. Ha a hűtés optimális, akkor a kristályközi szörp optimális mértékben kimerül s így a gyártási folyamatból melaszként a lehető legkevesebb cukrot visz magával. A hűtőből kikerülő pépet centrifugálják s ezzel választják el a cukorkristályokat az anyaszörpöt jelentő melasztól. A centrifugáláshoz azonban a hűtés következtében rendkívül viszkózussá vált pépet az elért 35-40 °C-ról 45-50 ’C-ra vissza kell melegíteni.

A fentiekben vázolt hűtést és visszamelegítést szolgálják a cukorgyári utótermék-pép hőcserélő berendezései.

Ezekben a berendezésekben fontos szerepe van az egyenletesen, folyamatosan és kis hőlépcsőkkel történő hűtésnek. A pép és a hűtőelem közötti nagy hőmérséklet-különbség hatására ugyanis olyan új kristálygócok keletkeznek, amelyek a pépben meglevő kristálygócok méretéhez képest kicsinyek s így a centrifugálással vissza nem tarthatók: ezek tehát a melasszal együtt eltávoznak s a cukorkinyerés hatásfoka ezzel romlik.

Ezt a követelményt az ellenáramú hőcserélő elégítheti ki annál kedvezőbben, minél kisebb a berendezésben az ellenáram és a hűtendő pép közötti hőmérséklet-különbség változása, vagyis ha a pépben minél kisebb hőlépcsők keletkeznek, s ezek a hőlépcsők minél kevésbé térnek el az elméleti folyamatos hűtési görbétől.

Az eddig ismeretes rendszerek azonban ezt a követelményt nem tudták megfelelő módon kielégíteni.

A kezdeti berendezésekben nem használtak ellenáramú hűtést, ennélfogva ezek hatásfoka közelítőleg sem volt kielégítő. A korszerű készülékekben már több olyan ellenáramú hűtőoszlopot és általában egy visszamelegítő oszlopot alkalmaztak, amelyekben a hőcserélés ellenáramú folyadékkal történt. Ezeknek főleg két változata ismeretes.

Az egyik változatban az oszlopban a hűtőfolyadékot a lefelé áramló péppel szemben felfelé több vízszintes síkban kialakított csőkígyóban áramoltatják s ezek között a pépet kavarólapátokkal kavarják. Ennek hátránya, hogy nemcsak az egyes szintekben elrendezett csőkígyók hűtőhatására keletkezik a pép hőmérsékletében nagyobb lépcső, hanem még egy-egy vízszintes síkban a csőkígyóban is megváltozó hőmérsékletű hűtőfolyadék és a köztük kavart pép különböző hőmérséklete e nagyobb lépcsőkön belül is rendezetlen állapotot teremt, s rontja a hűtés egyenletességét.

A másik változat ehhez hasonló azzal a különbséggel, hogy itt a vízszintesen elhelyezett csőkígyókat hűtőtárcsák helyettesítik, amelyben a hűtővíz egyenletesebben helyezkedik el, de amely még mindig nem küszöbölheti ki a szakaszos hűtés folytán a pépben keletkező nagyobb hőlépcsőket. Ez ismét bizonyos kisebb kristályos gócok keletkezéséhez vezet.

Mindkét rendszernek közös hátránya még, hogy ha a hűtőfolyadékot vezető csőrendszerben hibásodás következik be, pl. a cső kilyukad, akkor az egész oszlopot s így általában az egész rendszert hosszabb időre le kell állítani, ami a gyártás folyamatában igen komoly kiesést okoz.

Ezeket a hátrányokat küszöbölte ki a 182 274 sz. magyar szabadalomban védett berendezés, amely eltérően az addig ismert berendezésektől a hőcserét szolgáló vízszintes tárcsákat, illetve csőkígyókat függőleges elrendezésű csőkígyókra cserélte fel. Ennek igen nagy előnyei voltak: benne a hőcserélés sokkal folyamatosabban, több, elhanyagolhatóan kis lépcsővel történt s ha egyik csőkígyó meghibásodott, annak kikapcsolása után a berendezés hatásfoka csak csökkent, de a gyártási folyamatot nem állította meg. Ebben a megoldásban nem a pépet kavarják, hanem a csőkígyók forognak s a pépet egyes szintekben a csőkígyó hézagaiba benyúló fékezőkarok gátolják abban, hogy a csőkígyókkal együtt forogjanak.

A tapasztalat azonban azt mutatta, hogy ennek a berendezésnek is vannak még hátrányai. Mivel a fékezőkarok csak bizonyos függőleges távolságokban voltak elhelyezve, a köztük ágszerűen kinyúló csőhurkok mégis bizonyos mértékben magukkal vitték a pépet; annál is inkább, mert e függőlegesen kígyózó csövek kinyúló függőleges hurkú ágait a pép meglehetős nagy értékű ellenállásával szemben statikailag meg kellett támasztani, s ez a támasztószerkezet, amely egy-egy ágcsoportot rácsszerűen támasztott meg, szintén magával vitte a pép egy részét. Növelte ezt a hatást az is, hogy a pép sokszor rárakódott a csőkígyóra, annak megnövelte a forgó felületét és ezzel a pép együttforgási tehetetlenségét. A támasztószerkezet megnövelte a berendezés súlyát és költségét is.

A jelen találmány ennek a berendezésnek a hátrányait is ki kívánja küszöbölni és olyan megoldást szolgáltatni, amely szükségtelenné teszi a támasztószerkezet alkalmazását és lehetővé teszi a fékezőkarok sűrűbb elrendezését, amely fékezőkarok egyben arra is alkalmasakká válnak, hogy nemcsak a pép fékezésének, hanem a csőtagok tisztításának szerepét is betölthessék.

A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy ez akkor valósítható meg, ha a csőkarok önmerevítő elrendezésűek és a csőkígyó csatlakozó hajláspontjai valamennyien a esőtengelynél vannak.

Ennek megfelelően a találmány szerinti berendezés lényege, hogy a csőtagok több szintben elrendezett V-csőszakaszokból és ezek egymásfölötti szárvégződéseit két-két szint között váltakozva összekötő, a csőtengelyhez simuló közbenső csőszakaszokból állnak.

Ebben az elrendezésben a fékezőkarok akár minden szint között is elhelyezhetők, ezzel a pépnek jobb fékezést adva és egyben a V-csőszakaszoknak az ellenállást növelő, alsó és felső szélére esetleg rárakódó pép letisztítását is elvégezve. A fékezőka-21

190 966 rok száma előnyösen a csőtagokétól eltérő és egymáshoz képest szintenként eltolt elrendezésű kell, hogy legyen.

A következőkben találmányunkat a sorbakapcsolt hűtő-, illetve visszamelegítő oszlopok egyikének példaképpeni kiviteli alakjával kapcsolatosan a mellékelt vázlatos rajzra való hivatkozással magyarázzuk meg részletesebben.

A rajzon az 1. ábra az oszlopnak a 2. ábrán B-vel jelölt sík mentén vett hosszmetszetét, a 2. ábra az oszlopnak az 1. ábrán A-val jelölt sík mentén vett keresztmetszetét ábrázolja, míg a 3. ábra egy csőtag részletének távlati képe.

Az ábrákon az álló 1 oszlop közepén van a forgó 2 csőtengely, benne a 3 leszálló csövekkel és körülötte a 4 csőtagokkal. A 4 csőtagok a 2 csőtengelyhez simuló és hozzája a nem ábrázolt bilincsekkel erősített 4 közbenső csőszakaszok által összekötött, több szintben elrendezett 4v V-csőszakaszokból vannak összetéve és alul a 3 leszálló csövekkel közlekednek, fent pedig a 10 kamrába torkollnak, amely a 11 kibocsátó nyílással van ellátva. A 3 leszálló csövek fent a 8 kamrából indulnak ki, amelynek 9 bevezető nyílása van. Az 1 oszlophoz ²⁵ csatlakozik fent 6 kamra a 7 bevezető nyílással, míg az 1 oszlop lent a 12 kibocsátó nyílással van ellátva.

Az 1 oszlop palástjához a 4v V-csőszakaszok szintjei között az ezek közé benyúló a 4 csőtagok számától eltérő számú 5 fékezőkarok egymáshoz képest ³⁰ eltoltan vannak erősítve.

A berendezés a következőképpen működik.

A hűtendő, illetve a később melegítendő pép a 7 nyíláson át kerül a 6 kamrába, innen az 1 oszlopba, ahonnan a 12 kibocsátó nyíláson át távozik. Az ³⁵ ellenáramú hütő-, illetve melegítő folyadék a 9 bevezető nyíláson, a 8 kamrán és a 3 leszálló csöveken át kerül a 4 csőtagokba, áramlik ezeken felfelé, végzi a höcserélést, majd fent a 10 kamrán át a 11 nyíláson át távozik. Mivel ezenközben a 2 csőten- ⁴⁰ gely és a 4 csőtagok is forognak, az 1 oszlop pedig a benne levő péppel együtt áll, annak megakadályozására, hogy a 4 csőtagok forgómozgásuk közben a pépet is magával ragadják, vannak az 5 fékezőkarok beépítve. Ezek az 5 fékezőkarok egyben a 45 4 csőtagok 4v V-csőszakaszainak tisztítását is végzik, hogy az esetenként rárakódott pép ne növelhesse a 4v V-csőszakaszok forgató felületét. Az 5 fékezőkarok számban a 4 csőtagok számától eltérőek és szintenként egymáshoz képest eltolva vannak 50 elrendezve, tehát időben csak egymás után kerülnek fedezésbe két-két 4v V-csőszakasszal s így tisztító munkájuk nem okoz lökésszerű ellenállást.

Egy-egy csőtag kiképzését jól szemlélteti a 3. ábra távlati képe, feltüntetve a 4v V-csőszakaszok és a 4k közbenső csőszakaszok elrendezését.

A rajzon egyetlen oszlopot ábrázoltunk, a beren⁵ dezés több hasonló sorbakapcsolt oszlopból áll s a pép egyik oszlopból mindaddig átkerül a következőbe, míg a hűtése be nem fejeződik; ezután az ugyancsak hasonló de melegítő ellenáramú folyadékot tartalmazó oszlopban következik a pép visz¹⁰ szamelegítése a kívánt hőfokra.

A találmány szerinti berendezés egyes oszlopait természetesen a fenti példától eltérő módon is ki lehet alakítani. Más lehet a 4 csőtagok és az 5 fékezőkarok száma, ez utóbbiak nem kell, hogy ¹⁵ szükségszerűen minden 4v V-csőszakasz között legyenek elrendezve, mivel egyes pépeknél elégséges lehet ritkább beépítésük is: más lehet az egyes 6, 8 és 10 kamrák kialakítása, a pép és a hőcserélést végző folyadék be- és kivezetése, sőt olyan kiképzés is kialakítható, amelynél a 3 leszálló csövek elmaradnak, szerepüket külső csővezeték veszi át, s a hőcserélő folyadék bevezetése a 4 csőtagokba lent történik, stb.

A korábban elmondottakból és a példából következőleg az is világos, hogy a találmány szerinti berendezésnek a már idézett 182 274 sz. magyar szabadalommal védett berendezéshez képest az az előnye is megvan, hogy a hőcserélés hatásfoka azonos számú csőtag és a csőtagok azonos számú vízszintes szakasza esetén a vízszintes szakaszoknak V-csőszakaszokul történt kiképzése folytán kétszeresre emelkedik.

Claims (2)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Cukorgyári utótermék-pép kezelésére szolgáló folyadékellenáramú hőcserélő berendezés, amely berendezés olyan több, sorbakapcsolt hütő-, illetve vísszamelegítő oszlopból áll, amelyeknek a palástjukhoz rögzített fékezőkarjai és ezek között csőtengely körül forgatott, ellenáramú folyadékot tartalmazó függőleges értelemben kígyózó csőtagjai vannak, azzal jellemezve, hogy a csőtagok (4) több szintben elrendezett V-csőszakaszokból (4v) és ezek egymásfölötti szárvégződéseit két-két szint között váltakozva összekötő, a csőtengelyhez (2) simuló közbenső csőszakaszokból (4k) állanak.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fékezőkarok (5) száma a csőtagokétól (4) eltérő és egymáshoz képest szintenként eltoltan vannak elrendezve.