RU146078U1

RU146078U1 - DEVICE FOR MIXING LIQUIDS WITH GASES

Info

Publication number: RU146078U1
Application number: RU2014115082/13U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Валентинович Алексеев; Николай Владимирович Чекменев; Екатерина Петровна Башева
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2014-09-27

Abstract

Устройство для смешивания жидкостей с газами, включающее инжектор, насадочную колонну и корпус, отличающееся тем, что насадочная колонна выполнена в виде набора перфорированных колец, причем ее внешняя цилиндрическая оболочка совмещена с корпусом, который со стороны, противоположной установленному на него инжектору, снабжен отбойным сферическим элементом, установленным перпендикулярно оси камеры смешения вогнутой частью в сторону выхода газожидкостной смеси из нее.A device for mixing liquids with gases, comprising an injector, a nozzle column and a housing, characterized in that the nozzle column is made in the form of a set of perforated rings, and its outer cylindrical shell is combined with the housing, which is provided with a spherical baffle on the side opposite to the injector installed on it an element mounted perpendicular to the axis of the mixing chamber with the concave part towards the exit of the gas-liquid mixture from it.

Description

Предлагаемое устройство относится к пищевой промышленности, а именно к производству безалкогольных газированных напитков.The proposed device relates to the food industry, namely the production of soft carbonated drinks.

Известны технологии газирования безалкогольных напитков с помощью применения устройств барботажного и струйного принципов действия [Газированные безалкогольные напитки: рецептуры и производство / Д.П. Стин, Ф.Р. Эшхерст (ред.); пер. с англ. Т.О. Зверевич. - СПб.: Профессия, 2008. - 416 с].Known technology for carbonation of soft drinks by using devices bubbler and jet principles of action [Carbonated soft drinks: formulations and production / D.P. Steen, F.R. Ashhurst (eds.); trans. from English T.O. Zverevich. - St. Petersburg: Profession, 2008. - 416 s].

Описанные технологические средства часто повышают потребительские свойства напитков, однако иногда недостаточно полно растворяют газ в жидкости, а также малопроизводительны.The described technological means often increase the consumer properties of drinks, but sometimes they do not fully dissolve gas in liquids and are also inefficient.

Известно также устройство для насыщения безалкогольных напитков углекислым газом, которое содержит последовательно соединенные системой трубопроводов нагнетательный насос, смеситель в виде эжектора и накопительную емкость с напитком. Эжектор выполнен из последовательно соединенных двух или более трубок Вентури, в каждой из которых в суженной части выполнены радиальные отверстия для поступления углекислого газа. Эжектор размещен в накопительной емкости над поверхностью напитка и соединен с нагнетательным насосом [UA 58863 A, кл. A23L 2/00, публ. 15.08.03].It is also known a device for saturating soft drinks with carbon dioxide, which contains a pressure pump in series connected by a piping system, a mixer in the form of an ejector and a storage tank with a drink. The ejector is made of two or more venturi tubes connected in series, each of which has radial openings for carbon dioxide in the narrowed part. The ejector is placed in a storage tank above the surface of the drink and is connected to a discharge pump [UA 58863 A, cl. A23L 2/00, publ. 08/15/03].

Известное устройство более производительно, поскольку максимально полно использует энергию предварительно сжатого в трубке Вентури газа. Однако за счет того, что степень дробления пузырьков газа неконтролируема, это приводит к неоправданным затратам по организации еще одного цикла газирования уже насыщенной газом жидкости, а также мало способствует возникновению турбулентности на границе раздела фаз и их перемешиванию, что затрудняет сам процесс газирования.The known device is more efficient, since it makes the most of the energy of the gas previously compressed in the venturi. However, due to the fact that the degree of fragmentation of gas bubbles is uncontrollable, this leads to unjustified expenses for organizing another carbonation cycle for a liquid already saturated with gas, and also contributes little to the occurrence of turbulence at the phase boundary and their mixing, which complicates the carbonation process itself.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и получаемому эффекту, является устройство для насыщения жидкостей газом включающее инжектор и насадочную колонну [Марков А.А. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н., «Разработка и научное обеспечение системы процессов насыщения воды кислородом», Воронеж, ВГУИТ, 2013].Closest to the claimed utility model in terms of technical nature and the resulting effect is a device for saturating liquids with gas including an injector and a packing column [Markov A.A. Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences, “Development and scientific support of the system of processes of water saturation with oxygen”, Voronezh, Voronezh State University, 2013].

Преимущества в этом техническом решении реализуются за счет того, что установка жидкостного сопла внутри корпуса и формирование дополнительным соплом и корпусом кольцевого газового канала обеспечивают мелкое диспергирование газа в воде и напитках при подаче газа через пористые металлокерамические трубки в движущуюся с большой скоростью жидкость. Это обеспечивает достаточно высокую эффективность процесса насыщения за счет увеличения коэффициента инжекции и, соответственно, газосодержания двухфазного потока и образования пенной структуры, а также эффективной турбулизации двухфазного потока в камере смешения.The advantages in this technical solution are realized due to the fact that the installation of a liquid nozzle inside the casing and the formation of an annular gas channel by the additional nozzle and casing provide fine dispersion of the gas in water and drinks when gas is supplied through porous cermet tubes into a fluid moving at high speed. This ensures a sufficiently high efficiency of the saturation process by increasing the injection coefficient and, accordingly, the gas content of the two-phase flow and the formation of a foam structure, as well as the efficient turbulization of the two-phase flow in the mixing chamber.

Вместе с тем при производстве большого числа газированных напитков требуется их дополнительное охлаждение и контроль дисперсности возникающих при смешивании размеров пузырьков газа. Это требует вмонтирование в известное устройство дополнительных узлов, что резко снижает эффективность его работы.At the same time, the production of a large number of carbonated drinks requires their additional cooling and control of the dispersion of the size of gas bubbles that occur during mixing. This requires mounting additional nodes into the known device, which sharply reduces the efficiency of its operation.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности устройства для смешивания жидкостей с газами. Поставленная задача решается достижением технического результата, заключающегося в повышении гомогенизации газожидкостной смеси.The problem to which the claimed utility model is directed is to increase the efficiency of a device for mixing liquids with gases. The problem is solved by achieving a technical result, which consists in increasing the homogenization of the gas-liquid mixture.

В устройстве для смешивания жидкостей с газами, включающее инжектор, насадочную колонну и корпус, новым является то, что насадочная колонна выполнена в виде набора перфорированных колец, причем ее внешняя цилиндрическая оболочка совмещена с корпусом, который со стороны, противоположной установленному на него инжектору, снабжен отбойным сферическим элементом, установленным перпендикулярно оси камеры смешения вогнутой частью в сторону выхода газожидкостной смеси из нее.In a device for mixing liquids with gases, including an injector, a nozzle column and a housing, it is new that the nozzle column is made in the form of a set of perforated rings, and its outer cylindrical shell is combined with the housing, which is provided on the side opposite to the injector installed on it a spherical baffle element mounted perpendicular to the axis of the mixing chamber with the concave part towards the exit of the gas-liquid mixture from it.

Принципиальная схема предлагаемого устройства изображена на фиг.A schematic diagram of the proposed device is shown in FIG.

Устройство для смешивания жидкостей с газами включает отверстие для подачи жидкости 1, отверстие для подачи газа 2 и отверстие 3 для выхода получаемой газожидкостной смеси 3 выполненные в корпусе 4. Корпус 4 снабжен отбойным сферическим элементом 5, установленным перпендикулярно оси камеры смешения 6 оси вогнутой частью в сторону выхода газожидкостной смеси из нее. Между камерой смешения 6 и корпусом 4, размещена насадочная колонна 7, выполненная в виде перфорированных колец 8, причем ее внешняя цилиндрическая оболочка совмещена с корпусом 4, на котором установлен инжектор 9 со стороны противоположной отбойному сферическому элементу 5.A device for mixing liquids with gases includes a hole for supplying liquid 1, a hole for supplying gas 2 and a hole 3 for the outlet of the resulting gas-liquid mixture 3 made in the housing 4. The housing 4 is provided with a spherical baffle 5 mounted perpendicular to the axis of the mixing chamber 6 of the axis of the concave part the outlet side of the gas-liquid mixture from it. Between the mixing chamber 6 and the casing 4, there is a packed column 7 made in the form of perforated rings 8, and its outer cylindrical shell is aligned with the casing 4, on which the injector 9 is installed from the side opposite to the spherical spherical element 5.

Работает устройство, например, при газировании воды, следующим образом.The device operates, for example, when carbonating water, as follows.

Охлажденная до 1-2°C вода роторным насосом подается в отверстие для подачи жидкости 1,гдеона при помощи инжектора 9, в который из отверстия для подачи газа 2 под давлением поступает углекислый газ (CO₂), разбрызгивается и поступает в камеру смешения 6. Здесь происходит смешивание водяной пыли с газом, и на выходе из камеры смешения 6 полученная газожидкостная смесь ударяется об отбойный сферический элемент 5. Отброшенная в насадочную колонну 7, она далее проходит для возможного охлаждения между стенками камеры смешения 6 и стенкой корпуса 4 через перфорированные кольца 8 для полного смешивания газа с водой. Так как диаметр пузырька углекислого газа составляет 0,015 мм, то диаметр отверстий перфорированных колец 8 выполняют 1,5-2 мм. Отверстия в перфорированных кольцах 8 при этом создают условия для прохождения структурированного потока газожидкостной смеси к отверстию выхода 3.The water cooled to 1-2 ° C is pumped through a rotary pump to the fluid inlet 1, where it is supplied with an injector 9, into which carbon dioxide (CO ₂ ) flows under pressure from the gas supply port ₂ , is sprayed, and enters the mixing chamber 6. Here, water dust is mixed with gas, and at the outlet of the mixing chamber 6, the obtained gas-liquid mixture hits the spherical baffle 5. It is thrown into the packed column 7, it then passes for possible cooling between the walls of the mixing chamber 6 and the wall of the housing 4 through perforated rings 8 for complete mixing of gas with water. Since the diameter of the carbon dioxide bubble is 0.015 mm, the diameter of the holes of the perforated rings 8 is 1.5-2 mm. The holes in the perforated rings 8 thus create conditions for the passage of a structured stream of gas-liquid mixture to the outlet 3.

Техническим результатом является повышение эффективности насыщения жидкостей газами за счет контролируемости степени дробления пузырьков газа, что обеспечивается регламентированной перфорацией колец насадочной колонны, причем газожидкостная смесь измельчается ими после того, как после предварительного прохода через камеру смешения, эта смесь дробится об отбойный сферический элемент, установленный при ее выходе из камеры смешения. Отсутствие накапливающих емкостей и работа устройства «на проход» при такой конструкции обеспечивает повышение производительности, а совмещение внешней оболочки насадочной колонны с корпусом позволяет при необходимости охлаждать получаемую газожидкостную смесь непосредственно через стенку корпуса, практически не увеличивая габаритов устройства и не создавая дополнительных узлов для транспортирования охлаждающего агента.The technical result is to increase the efficiency of saturation of liquids with gases due to the controllability of the degree of fragmentation of gas bubbles, which is ensured by the regulated perforation of the rings of the packed column, and the gas-liquid mixture is crushed by them after, after a preliminary passage through the mixing chamber, this mixture is crushed against a spherical element installed at her exit from the mixing chamber. The absence of accumulating tanks and the operation of the “on-pass” device with this design provides increased productivity, and combining the outer shell of the packed column with the housing allows, if necessary, cooling the resulting gas-liquid mixture directly through the wall of the housing, practically without increasing the dimensions of the device and without creating additional nodes for transporting cooling agent.

Описанная конструкция расширяет возможности устройства для смешивания жидкостей с газами и позволяет выполнить поставленную техническую задачу.The described design expands the capabilities of the device for mixing liquids with gases and allows you to complete the task.

Claims

A device for mixing liquids with gases, comprising an injector, a nozzle column and a housing, characterized in that the nozzle column is made in the form of a set of perforated rings, and its outer cylindrical shell is combined with the housing, which is provided with a spherical baffle on the side opposite to the injector installed on it an element mounted perpendicular to the axis of the mixing chamber with the concave part towards the exit of the gas-liquid mixture from it.