RU2196830C1

RU2196830C1 - Saturator for sugar production

Info

Publication number: RU2196830C1
Application number: RU2001128312/13A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Кобелев; Н.В. Богдашкина
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2003-01-20

Abstract

FIELD: sugar industry. SUBSTANCE: saturator has cylindrical casing provided with conical bottom and equipped with process branch pipes and perforated partitions wall formed as flexible membranes arranged in lower part of cylindrical casing, and apparatus adapted for separating juice drops from saturation gas and positioned in upper part of cylindrical casing. Flexible membranes are adapted for dispersing saturation gas flow. Apparatus is made in the form of cone provided with longitudinal helical channels formed on its internal surface and attached with its larger base to wall of cylindrical casing so as to define outside cavity for collecting released drops. Said cavity is communicated with cylindrical casing cavity positioned under truncated cone. Drop collecting cavity is communicated with cylindrical casing cavity positioned under truncated cone through at least four diametrically opposite flexible drain pipes with dead lower ends. Each pipe has longitudinal narrowing nozzles formed in its wall and adapted for supplying juice from juice collecting cavity onto internal surface of cylindrical casing to form liquid film. Saturator may be used in apparatuses for purifying liquid semi-finished products and diffusion juice and for clarifying crude sugar in different sugar refining systems. EFFECT: reduced heat losses and, accordingly, reduced power consumption for saturation process. 2 dwg

Description

Изобретение относится к сахарному производству, а конкретно к устройствам для очистки жидких полупродуктов, и может быть использовано при очистке диффузионного сока и клеровки сахара-сырца в различных схемах очистки сахарного производства. The invention relates to sugar production, and in particular to devices for cleaning liquid intermediates, and can be used in the purification of diffusion juice and curing of raw sugar in various cleaning schemes for sugar production.

Известен сатуратор для свеклосахарного производства (см. авт. св. 1428766, М. кл. С 13 D 3/04, 1986), содержащий цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженный технологическими патрубками и размещенными в его нижней части перфорированными перегородками в виде упругих мембран для диспергирования потока сатурационного газа, и расположенное в верхней части цилиндрического корпуса устройство для отделения капель сока от сатурационного газа. A known saturator for beet sugar production (see ed. St. 1428766, M. class C. 13 D 3/04, 1986), containing a cylindrical body with a conical bottom, equipped with technological pipes and perforated baffles in the form of elastic membranes located in its lower part for dispersing the flow of saturation gas, and located in the upper part of the cylindrical body, a device for separating drops of juice from saturation gas.

Недостатком данного сатуратора является непроизводительная потеря сатурационного сока в результате малоэффективного отделения капель усеченным конусом от парогазового потока, выбрасываемого в атмосферу, т.к. часть потока проходит мимо усеченного конуса, не контактируя с ним. The disadvantage of this saturator is the unproductive loss of saturation juice as a result of ineffective separation of the droplets with a truncated cone from the vapor-gas stream emitted into the atmosphere, because part of the flow passes by a truncated cone without contacting it.

Известен сатуратор для свеклосахарного производства (см. патент РФ 1787166, МПК С 13 D 3/04, 1993, БИ 1), содержащий цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженный технологическими патрубками и размещенными в его нижней части перфорированными перегородками в виде упругих мембран для диспергирования потока сатурационного газа, и расположенное в верхней части цилиндрического корпуса устройство для отделения капель сока от сатурационного газа, представляющее собой усеченный конус с продольными винтообразными канавками на внутренней поверхности, прикрепленный большим основанием к стенке цилиндрического корпуса с образованием снаружи полости для сбора выделившихся капель, сообщенной с полостью цилиндрического корпуса, расположенной под усеченным конусом. A known saturator for beet sugar production (see RF patent 1787166, IPC C 13 D 3/04, 1993, BI 1), containing a cylindrical body with a conical bottom, equipped with technological pipes and perforated baffles placed in its lower part in the form of elastic membranes for dispersion saturation gas flow, and a device located in the upper part of the cylindrical body for separating drops of juice from saturation gas, which is a truncated cone with longitudinal helical grooves on the inner surface spine, a large base attached to the wall of the cylindrical body outwardly to form a cavity for collecting the separated droplets, communicating with the cavity of the cylindrical body beneath the truncated cone.

Недостатком известного сатуратора является энергоемкость процесса сатурации, обусловленная значительными теплопотерями через вертикальную стенку цилиндрического корпуса сатуратора, что вызвано малым суммарным термическим сопротивлением материала конструкции и пограничного слоя стекающей с усеченного конуса жидкости. A disadvantage of the known saturator is the energy intensity of the saturation process, due to significant heat loss through the vertical wall of the cylindrical body of the saturator, which is caused by the small total thermal resistance of the structural material and the boundary layer draining from the truncated cone of the liquid.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение тепловых потерь в процессе сатурации путем увеличения суммарного термического сопротивления цилиндрического корпуса сатуратора при возрастании поверхности жидкости, стекаемой с устройства для отделения капель сока от сатурационного газа в виде усеченного конуса, за счет увеличения количества гибких сливных трубок (вместо одной сливной трубки согласно прототипу по меньшей мере четыре диаметрально расположенные гибкие сливные трубки). The technical task of the invention is to reduce heat loss during the saturation process by increasing the total thermal resistance of the cylindrical body of the saturator with increasing surface of the liquid flowing from the device for separating drops of juice from saturation gas in the form of a truncated cone, by increasing the number of flexible drain tubes (instead of one drain tubes according to the prototype of at least four diametrically located flexible drain tubes).

Технический результат снижения тепловых потерь в процессе сатурации достигается тем, что в сатураторе для свеклосахарного производства, содержащем цилиндрический корпус с коническим днищем, снабженном технологическими патрубками и размещенными в его нижней части перфорированными перегородками в виде упругих мембран для диспергирования потока сатурационного газа, и расположенным в верхней части цилиндрического корпуса устройством для отделения капель сока от сатурационного газа, представляющим собой усеченный конус с продольными винтообразными канавками на внутренней поверхности, прикрепленный большим основанием к стенке цилиндрического корпуса с образованием снаружи полости для сбора выделившихся капель, сообщенной с полостью цилиндрического корпуса, расположенной под усеченным конусом, полость для сбора выделившихся капель соединена с полостью цилиндрического корпуса, расположенной под усеченным конусом, посредством не менее чем четырех диаметрально размещенных гибких сливных трубок, заглушенных в нижней части и имеющих отверстия, равномерно расположенные вдоль длины каждой из трубок, при этом отверстия выполнены в виде сужающихся сопел, меньшие основания которых находятся со стороны внутренней поверхности цилиндрического корпуса сатуратора. The technical result of reducing heat loss during the saturation process is achieved by the fact that in a beet sugar production saturator containing a cylindrical body with a conical bottom, equipped with process pipes and perforated baffles located in its lower part in the form of elastic membranes to disperse the saturation gas stream, and located in the upper parts of the cylindrical body with a device for separating drops of juice from saturation gas, which is a truncated cone with longitudinal helical grooves on the inner surface attached to the wall of the cylindrical body with a large base to form an outside cavity for collecting droplets that are in communication with the cavity of the cylindrical body located under the truncated cone, the cavity for collecting droplets that are droplets connected to the cavity of the cylindrical body located under the truncated cone at least four diametrically placed flexible drain pipes, plugged at the bottom and having openings, evenly spaced nye along the length of each of the tubes, wherein openings are formed as tapering nozzle smaller bases of which are from the inner surface side of the cylindrical body of the saturator.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый сатуратор, продольный разрез; на фиг. 2 - элемент гибких сливных трубок с отверстиями в виде сужающихся сопел. Figure 1 schematically shows the proposed saturator, a longitudinal section; in FIG. 2 - element of flexible drain tubes with holes in the form of tapering nozzles.

Сатуратор для свеклосахарного производства состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с верхней частью 2 и коническим днищем 3, устройства для отделения капель сока от сатурационного газа в виде усеченного конуса 4, герметично укрепленного на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 в верхней части 2 и образующего с последней полость 5, которая сообщается с нижней частью цилиндрического корпуса 1 посредством по меньшей мере четырех диаметрально расположенных гибких сливных трубок 6, входные отверстия которых расположены в нижней точке полости 5, а выходные - заглушены и находятся под верхней перфорированной перегородкой 7, кольцевого барбатера 8, укрепленного под устройством для отделения капель сока от сатурационного газа в виде усеченного конуса 4, трубопровода 9 для дефекованного сока, перфорированных перегородок 7, размещенных по высоте внутри нижней части цилиндрического корпуса 1 и выполненных в виде гибких мембран, трубопроводов 10 для подачи сатурационного газа и 11 для отвода сатурационного сока, патрубка 12 для сброса парогазового потока в атмосферу. The sugar beet sugar production saturator consists of a vertical cylindrical body 1 with an upper part 2 and a conical bottom 3, a device for separating drops of juice from the saturation gas in the form of a truncated cone 4, hermetically mounted on the inner surface of the cylindrical body 1 in the upper part 2 and forming a cavity with the latter 5, which communicates with the lower part of the cylindrical body 1 through at least four diametrically located flexible drain pipes 6, the inlet openings of which are located the lower point of the cavity 5, and the weekend is muffled and located under the upper perforated partition 7, an annular barbator 8, mounted under the device for separating drops of juice from saturation gas in the form of a truncated cone 4, pipe 9 for defecated juice, perforated partitions 7 placed in height inside the lower part of the cylindrical body 1 and made in the form of flexible membranes, pipelines 10 for supplying saturation gas and 11 for removal of saturation juice, a pipe 12 for discharge of the vapor-gas stream into the atmosphere.

Устройство для отделения капель сока от сатурационного газа в виде усеченного конуса 4 имеет на внутренней поверхности продольные винтообразные канавки 13, а соотношение в усеченном конусе между меньшим и большим основаниями находится в интервале 1/5-1/7, что определяется при известных скоростях парогазовых потоков сатурационных котлов изменением плотности парогазового потока при движении его вдоль усеченного конуса. A device for separating drops of juice from a saturation gas in the form of a truncated cone 4 has longitudinal helical grooves 13 on the inner surface, and the ratio in the truncated cone between the smaller and larger bases is in the range 1 / 5-1 / 7, which is determined at known vapor-gas flow rates saturation boilers by changing the density of the vapor-gas flow when moving along a truncated cone.

Гибкие сливные трубки 6 имеют расположенные вдоль них отверстия 14 в виде сужающихся сопел с меньшим основанием 15 и большим 16. Flexible drain tubes 6 have holes 14 located along them in the form of tapering nozzles with a smaller base 15 and a larger 16.

Сатуратор для свеклосахарного производства работает следующим образом. A saturator for beet sugar production is as follows.

Дефекованный сок по трубопроводу 9 подается в цилиндрический корпус 1 и в виде каскада течет вниз. Сатурационный газ по трубопроводу 10 поступает под нижнюю перфорированную перегородку 7, равномерно распределяется по сечению аппарата, проходит через перфорацию упругих мембран 7, способствующих разделению его на мелкие частицы, в результате увеличивается поверхность контакта газа и сока. Отсатурированный сок отводится по трубопроводу 11, а отработанный сатурационный газ в виде парогазового потока, увлекая капли сока различной дисперсности, поднимается в верхнюю часть 2 цилиндрического корпуса 1 и затем поступает во входное отверстие устройства для отделения капель сока от сатурационного газа в виде усеченного конуса 4. The defecated juice is piped 9 into the cylindrical body 1 and flows downward in the form of a cascade. Saturation gas through pipeline 10 enters the lower perforated baffle 7, is evenly distributed over the apparatus section, passes through the perforation of elastic membranes 7, which contribute to its separation into small particles, as a result, the contact surface of gas and juice increases. Saturated juice is discharged through line 11, and the spent saturation gas in the form of a vapor-gas stream, entraining drops of juice of various dispersion, rises to the upper part 2 of the cylindrical body 1 and then enters the inlet of the device for separating drops of juice from the saturation gas in the form of a truncated cone 4.

Капли сока различной дисперсности с парогазовым потоком движутся, контактируя с внутренней поверхностью устройства для отделения капель сока от сатурационного газа 4. В результате уменьшения проходного сечения усеченного конуса 4 возрастает скорость движения парогазового потока, и капли сока оттесняются к внутренней стенке усеченного конуса 4 и попадают в продольные винтообразные канавки 13, где под воздействием возросшего гидравлического сопротивления винтообразных канавок резко уменьшают свою скорость, сталкиваются между собой, укрупняются, становятся "ядрами конденсации" парогазового потока. Закручивание в продольных винтообразных канавках 13 более плотного пограничного слоя приводит к вращательному движению всей массы парогазового потока с каплями сока различной дисперсности перед выходным отверстием усеченного конуса 4. При этом процесс закрутки наблюдается при малых скоростях парогазового потока, причем чем выше плотность обрабатываемой парогазовой смеси, тем при меньшей скорости обеспечивается вращательное движение потока перед выходом из сужающегося сопла 4. Drops of juice of different dispersion with a vapor-gas flow move in contact with the inner surface of the device for separating drops of juice from saturation gas 4. As a result of a decrease in the flow cross section of the truncated cone 4, the speed of the vapor-gas flow increases and the droplets of juice are pushed to the inner wall of the truncated cone 4 and fall into longitudinal helical grooves 13, where under the influence of increased hydraulic resistance of the helical grooves sharply decrease their speed, collide with each other, upnyayutsya become "condensation nuclei" vapor-gas flow. The twisting in the longitudinal helical grooves 13 of the denser boundary layer leads to the rotational movement of the entire mass of the vapor-gas stream with drops of juice of different dispersion in front of the outlet of the truncated cone 4. In this case, the swirling process is observed at low speeds of the vapor-gas stream, and the higher the density of the treated vapor-gas mixture, at a lower speed, a rotational flow is provided before exiting the tapering nozzle 4.

Вращательное движение массы парогазового потока с каплями сока перед входным отверстием усеченного конуса 4 снижает вероятность проскока части парогазового потока, находящегося в центре цилиндрического корпуса 1, без обработки. Кроме того, после выхода из меньшего отверстия усеченного конуса парогазовый поток внезапно расширяется, что приводит к небольшому снижению температуры и дополнительному отделению мелкодисперсных капелек сока, которые попадают в полость 5 и, собираясь там, стекают по гибким сливным трубкам 6, а отработанный, очищенный от капелек сока газ выбрасывается через патрубок 12 в атмосферу. Расположение сливных трубок 6 диаметрально противоположно непосредственно по внутренней поверхности вертикального цилиндрического корпуса 1 приводит к тому, что под действием гидростатического давления, обусловленного наличием накапливаемых мелкодисперсных капелек жидкости из-за заглушенного нижнего конца, они начинают, изгибаясь, перемещаться, омывая внутреннюю поверхность вертикального цилиндрического корпуса 1 истекающими из сужающихся сопел 14 струйками сока. В результате образуется пленка жидкости, являющаяся дополнительным термическим сопротивлением передачи тепла из внутреннего объема сатуратора в окружающую среду. The rotational movement of the mass of the vapor-gas stream with drops of juice in front of the inlet of the truncated cone 4 reduces the likelihood of a breakthrough of part of the vapor-gas stream located in the center of the cylindrical body 1, without processing. In addition, after exiting the smaller hole of the truncated cone, the gas-vapor flow suddenly expands, which leads to a slight decrease in temperature and an additional separation of finely dispersed droplets of juice that fall into the cavity 5 and, when collected there, flow down the flexible drain tubes 6, and the waste, purified from droplets of juice gas is ejected through the pipe 12 into the atmosphere. The location of the drain tubes 6 diametrically opposite directly on the inner surface of the vertical cylindrical body 1 leads to the fact that under the influence of hydrostatic pressure due to the presence of accumulated fine droplets of liquid due to the muffled lower end, they begin to bend, move, washing the inner surface of the vertical cylindrical body 1 flowing from tapering nozzles 14 trickles of juice. As a result, a liquid film is formed, which is an additional thermal resistance to heat transfer from the internal volume of the saturator to the environment.

Кроме того, укрупненные капли сока, собравшиеся на внутренней стороне усеченного конуса 4, стекают по продольным винтообразным канавкам 13 к входному отверстию последнего, а затем стекают вниз, образуя также тонкую равномерную пленку жидкости на внутренней поверхности вертикального цилиндрического корпуса 1. Совместное образование термоизолирующей пленки мелкодисперсными каплями, собираемыми как на внутренней поверхности устройства для отделения капель сока от сатурационного газа 4, так и в полости 5, приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи через вертикальный цилиндрический корпус 1, что сокращает теплопотери процесса сатурации. Выполнение сужающихся сопел 14 таким образом, что меньшее основание 15 контактирует с внутренней поверхностью вертикального цилиндрического корпуса 1, обеспечивает не только реактивное действие вытекаемой струи, но и предотвращает поступление сатурационного газа в гибкие сливные трубки 6, т.к. меньшее основание 15 обладает большим гидравлическим сопротивлением, чем основание 16. In addition, coarse drops of juice collected on the inner side of the truncated cone 4 flow down along the longitudinal helical grooves 13 to the inlet of the latter, and then flow down, forming also a thin uniform liquid film on the inner surface of the vertical cylindrical body 1. Joint formation of a thermally insulating film with fine particles drops collected both on the inner surface of the device for separating drops of juice from saturation gas 4, and in the cavity 5, leads to a decrease in the coefficient heat transfer through a vertical cylindrical housing 1, which reduces the heat loss of the saturation process. The execution of the tapering nozzles 14 in such a way that the smaller base 15 is in contact with the inner surface of the vertical cylindrical body 1, provides not only the reactive effect of the outgoing jet, but also prevents the flow of saturation gas into the flexible drain tubes 6, because a smaller base 15 has greater hydraulic resistance than the base 16.

При высокой степени пенообразования сатурационного сока через кольцевой барбатер 8 подается пар для снижения уровня пены. With a high degree of foaming of the saturation juice, steam is supplied through the annular bubbler 8 to reduce the level of foam.

Оригинальность технического решения заключается в том, что обеспечивается снижение энергозатрат процесса сатурации за счет увеличения термического сопротивления цилиндрического корпуса сатуратора путем образования пленки жидкости при суммарном сборе мелкодисперсных капелек очищаемого сока на внутренней и внешней поверхностях усеченного конуса с последующим равномерным распределением ее как посредством гибких сливных трубок, которые перемещаются под воздействием струек, стекающих из отверстий, так и в результате стекания жидкости в виде мелкодисперсных капелек из продольных винтообразных канавок. The originality of the technical solution lies in the fact that it reduces the energy consumption of the saturation process by increasing the thermal resistance of the cylindrical body of the saturator by forming a liquid film during the total collection of fine droplets of the juice to be cleaned on the inner and outer surfaces of the truncated cone, followed by its uniform distribution as through flexible drain pipes, which move under the influence of streams flowing from the holes, and as a result of draining and in the form of fine droplets of the longitudinal helical grooves.

Claims

A sugar beet sugar production saturator comprising a cylindrical body with a conical bottom, equipped with process tubes and perforated baffles located in its lower part in the form of elastic membranes for dispersing the saturation gas stream, and a device for separating juice drops from the saturation gas located in the upper part of the cylindrical body, a truncated cone with longitudinal helical grooves on the inner surface, attached by a large base to the walls e of the cylindrical body with the formation of an outside cavity for collecting droplets released, communicated with the cavity of the cylindrical body located under the truncated cone, characterized in that at least four flexible drain tubes are plugged at the bottom end, diametrically opposed in the cylindrical body, while in the wall each tube along the length made narrowing nozzles for supplying juice from the collection cavity to the inner surface of the cylindrical body and the formation of a liquid film on it.