SU1741873A2

SU1741873A2 - Injection saturator

Info

Publication number: SU1741873A2
Application number: SU904708838A
Authority: SU
Inventors: Александр Геннадьевич Новоселов; Василий Васильевич Пономарев; Вячеслав Борисович Тишин; Игорь Петрович Прохорчик
Original assignee: Ленинградский технологический институт холодильной промышленности
Priority date: 1990-05-26
Filing date: 1990-05-26
Publication date: 1992-06-23

Abstract

использование: изобретение относитс к пищевой, химической и микробиологической отрасл м промышленности и предназначено дл газировани напитков, аэрировани культуральных сред и проведени хемосорбционных процессов. Сущность изобретени : струйно-инжекционный сатуратор содержит корпус, подъемные и сливные вертикальные трубы, верхнюю и нижнюю камеры. В верхней части периферийной сливной трубы сооснос ней установлен цилиндрический патрубок. Причем отношение диаметра патрубка к внутреннему диаметру сливной трубы составл ет 0,25-0,65, а отношение рассто ни между нижним срезом патрубка и верхним срезом трубы к эвивалентному диаметру кольцевого зазора между сливной трубой и патрубком составл ет 0,2-4,0. 6 ил.Use: The invention relates to the food, chemical and microbiological industries of the industry and is intended for carbonation of beverages, aeration of culture media and carrying out chemisorption processes. SUMMARY OF THE INVENTION: The jet-injection saturator comprises a housing, vertical lifting and drain pipes, and upper and lower chambers. In the upper part of the peripheral drain pipe coaxially installed cylindrical pipe. Moreover, the ratio of the diameter of the nozzle to the internal diameter of the discharge pipe is 0.25-0.65, and the ratio of the distance between the lower section of the nozzle and the upper section of the pipe to the equivalent diameter of the annular gap between the drain pipe and the nozzle is 0.2-4.0 . 6 Il.

Description

Изобретение относитс к пищевой, микробиологической и химической промышленности , а более конкретно к массообменным газожидкостным аппаратам, предназначенным дл газировани напитков в пищевой, аэрировани культуральных сред в микробиологической и проведени хемосорбционных процессов в химической промышленности.The invention relates to the food, microbiological and chemical industries, and more specifically to mass-exchange gas-liquid apparatuses intended for carbonating beverages in the food industry, aerating culture media in microbiological and carrying out chemisorption processes in the chemical industry.

известный сатуратор содержит корпус, центральные, средние подъемные и периферийные сливные вертикальные трубы, соединенные верхней и нижней грубными решетками и образующие с корпусом верхнюю и нижнюю камеры.The known saturator includes a housing, central, middle lifting and peripheral vertical drain pipes connected by upper and lower coarse gratings and forming upper and lower chambers with the housing.

Недостатком данной конструкции вл етс невозможность увеличени производительности сатуратора по газовой фазе при его посто нных конструктивных и гидродинамических характеристиках (т.е диаметре сопла, диаметре труб, длине струи, расходе жидкости и т.п.).The disadvantage of this design is the impossibility of increasing the saturator's gas phase performance with its constant structural and hydrodynamic characteristics (i.e., nozzle diameter, pipe diameter, jet length, fluid flow, etc.).

Цель изобретени - увеличение производительности сатуратора по 1азовой фазе.The purpose of the invention is to increase the performance of the saturator in the 1 phase phase.

Поставленна цель достигаетс тем, что в струйном сатураторе в верхней крышке установлен цилиндрический патрубок, расположенный соосно с периферийной сливной трубой, причем отношение размеров наружного диаметра патрубка к внутреннему диаметру сливной трубы составл ет 0,25 - 0,65, а отношение рассто ни между верхним срезом сливной трубы и нижним срезом заглубленного в нее патрубка к эквивалентному диаметру кольцевого зазора между сливной трубкой патрубком и составл ет 0,2 -4,0.The goal is achieved by the fact that in a jet saturator in the top cover there is a cylindrical pipe located coaxially with a peripheral drain pipe, and the ratio of the sizes of the outside diameter of the pipe to the inside diameter of the drain pipe is 0.25 - 0.65, and the ratio between the top the cut of the drain pipe and the lower cut of the pipe recessed into it to the equivalent diameter of the annular gap between the drain pipe by the pipe and is 0.2-4.0.

На фиг 1 представлена конструкци предлагаемого струйно-инжекционного сатуратора с патрубком дл дополнительного инжектировани газа; на фиг.2, 3,4- зависимость расхода инжектируемого в аппарат газа от расхода жидкости, проход щей через сопло (зависимости даны дл различных отношений dH/dTp и ); на фиг.5 - данные характеризующие вли ние отношени tin/dtp на инжектирующую способностьFig. 1 shows the structure of the proposed jet-injection saturator with a nozzle for additional gas injection; 2, 3,4-dependence of the flow rate of the gas injected into the apparatus on the flow rate of the fluid passing through the nozzle (the dependences are given for different dH / dTp ratios); 5 shows data characterizing the effect of the tin / dtp ratio on the injecting ability.

(Л(L

XJXj

соwith

4 СО4 WITH

К)TO)

струи жидкости (i Qr/Ож); на фиг.6 - вли ние отношени L/бэ на Ог/0ж.liquid jets (i Qr / Aug); 6 shows the effect of the L / B ratio on Og / Og.

Аппарат содержит корпус 1, центральное 2, средние подъемные 3 и периферий- ные 4 сливные вертикальные трубы, нижнюю 5 и верхнюю 6 трубные решетки, верхнюю 7 и нижнюю 8 емкости, сопла 9, соединительную емкость 10, перегородки 20, насадки 11, патрубки дл подачи жидко- сти 12 и выхода готового напитка 13,патрубки дл забора газа 14, входа 15 и выхода 16 тепло- или хладоносител , а также соединительную линию 17. В верхней крышке 18 установлен цилиндрический патрубок 19. Подача сиропа к насадкам 11 осуществл етс через патрубок 21.The apparatus includes a housing 1, central 2, middle lifting 3 and peripheral 4 drain vertical pipes, lower 5 and upper 6 tube sheets, upper 7 and lower 8 containers, nozzles 9, connecting container 10, partitions 20, nozzles 11, nozzles for supply of liquid 12 and exit of finished drink 13, gas inlet nozzles 14, inlet 15 and outlet 16 of heat or coolant, as well as a connecting line 17. A cylindrical nozzle 19 is installed in the top cover 18. Syrup is supplied to nozzles 11 through pipe 21.

Струйно-инжекционный сатуратор работает следующим образом.Jet-injection saturator works as follows.

В сатуратор после продувки рабочим га- зом и удалени воздуха насосом подаетс предварительно дегазированна жидкость к соплам 9 через патрубок 12.After purging gas and removing air, a pre-degassed fluid is pumped to the saturator through nozzle 12 to the nozzles 9.

Стру жидкости, вытекающа из сопла 9, инжектирует газчерез патрубок 14 втрубу 2 и образует в ней нисход щий поток газожидкостной смеси. Из трубы 2 газожидкостна смесь поступает в подъемную трубу 3. затем в верхнюю емкость 7, а оттуда - в кольцевой зазор, образованный внутрен- ним диаметром chp патрубка 19, который установлен в верхней крышке аппарата 18 соосно со сливной трубой 4. Причем должно выполн тьс условие, необходимое дл работы аппарата - dH dpi, а нижний срез патрубка 19 должен находитьс ниже верхнего среза сливной трубы 4 на рассто нииThe liquid jet flowing out of the nozzle 9 injects the gas through the pipe 14 into the pipe 2 and forms in it a descending stream of gas-liquid mixture. From the pipe 2, the gas-liquid mixture enters the lifting pipe 3. then into the upper tank 7, and from there into the annular gap formed by the internal diameter chp of the nozzle 19, which is installed in the top cover of the apparatus 18 coaxially with the drain pipe 4. And The condition necessary for the operation of the apparatus is dH dpi, and the lower cut of the nozzle 19 must be lower than the upper cut of the discharge pipe 4

L.L.

При прохождении кольцевого зазора скорость газожидкостной смеси увеличива- етс и при обтекании среза патрубка жидкость уносит газ. что создает разрежение на нижнем срезе патрубка, обеспечивающее процесс инжек ции газа через патрубок 19 в сливную трубу 4.With the passage of the annular gap, the velocity of the gas-liquid mixture increases and, when flowing around the nozzle, the liquid carries away the gas. which creates a vacuum in the lower section of the nozzle, which ensures the process of gas injection through the nozzle 19 into the drain pipe 4.

Таким образом, в сливных трубах вели- чиваютс газосодержание и удельна поверхность контакта фаз, за счет чего обеспечиваетс увеличение производительности аппарата по газовой фазе.Thus, the gas content and specific surface area of the contact of the phases are increased in the drain pipes, thereby providing an increase in the productivity of the apparatus in the gas phase.

Исследовани , проведенные на модели струйно-инжекционного сатуратра показатели , что расход газа Qr, инжектируемого в аппарат, увеличиваетс при использовании описанного выше устройства по сравнению с прототипом, от 15 до 90%, в зависимости от расхода жидкости Ож, подаваемой в аппарат через сопло 9 (см. фиг.2 - 4) диаметром d0. Анализ опытных данных,Studies conducted on the model of jet-injection sutrar indicators that the flow rate of gas Qr, injected into the apparatus, increases when using the device described above compared to the prototype, from 15 to 90%, depending on the flow rate Ozh supplied to the apparatus through the nozzle 9 (see figure 2 - 4) with a diameter of d0. Analysis of experimental data

представленных на фиг.5, позволил рекомендовать дл увеличени производительности аппарата по газовой фазе соотношени диаметров патрубка 19 и сливной трубы 4, лежащие в диапазоне dH/dpr 0,25 - 0,65, поскольку именно при этих значени х dhi/dip отношение суммарного количества газа, инжектируемого в аппарат через патрубки 19 и 14 к Ож, превышало отношение количества газа, инжектируемого струей жидкости только через патрубок 14 к этому же расходу жидкости.presented in figure 5, allowed to recommend to increase the productivity of the apparatus for the gas phase ratios of the diameters of the nozzle 19 and the drain pipe 4, lying in the range dH / dpr 0.25 - 0.65, since it is at these values dhi / dip the ratio of the total the gas injected into the apparatus through the pipes 19 and 14 to Ob, exceeded the ratio of the amount of gas injected by the jet of liquid only through the pipe 14 to the same flow rate.

Исход из данных, представленных на фиг.6, следует, что увеличение производительности аппарата по газаовой фазе возможно ,при отношении рассто ни между нижним срезом заглубленного в нее патрубка 9 и верхним срезом сливной трубы 4 к эквивалентному диаметру da dTp - dH, лежащих в диапазоне 0,2 - 4,0.Based on the data presented in Fig. 6, it follows that an increase in the productivity of the apparatus in the gas phase is possible, with a ratio of the distance between the lower section of the pipe 9 that is recessed into it and the upper section of the discharge pipe 4 to the equivalent diameter da dTp - dH lying in the range 0.2 - 4.0.

Рабочим диапазоном расхода жидкости дл аппарата вл етс Ож (25 - 90) м /с, нижний предел которого обусловлен началом устойчивой циркул ции газожидкостной смеси (началом работы аппарата), а верхний - его гидродинамическим сопротивлением .The working range of the flow rate for the apparatus is OH (25–90) m / s, the lower limit of which is caused by the onset of stable circulation of the gas-liquid mixture (the start of operation of the apparatus), and the upper limit by its hydrodynamic resistance.

Из данных, представленных на фиг.2, следует, что количество газа, инжектируемого в аппарат, резко сокращает при расположении нижнего среза сопла 19 над верхним срезом сливной трубы 4. Это св зано с тем, что с увеличением Ож расчет давление газожидкостной смеси, заполн ющей верхнюю емкость 7, создава сопротивление газу, инжектируемому через патрубок 19.From the data presented in Fig. 2, it follows that the amount of gas injected into the apparatus sharply reduces when the lower section of the nozzle 19 is located above the upper section of the discharge pipe 4. This is due to the fact that with increasing Oge the calculation of the pressure of the gas-liquid mixture the upper tank 7, creating resistance to the gas injected through the pipe 19.

Аппарат предлагаемой конструкции будет с высокой скоростью при химической обработке жидкостей газами с высокой скоростью реакции. В этом случае газ, вступивший в химическую реакцию с жидкостью при быстрой или мгновенной реакции, может весь прореагировать к моменту выхода жидкости из средней подъемной трубы. В этом случае по вл етс возможность провести дополнительную обработку жидкости вновь инжектируемым газом, при этом нет необходимости увеличени расхода жидкости с целью увеличени инжектирующей способности струи i. При аэрации культу- ральных српд кислород очень быстро поглощаетс изгазовойсреды микроорганизмами,особенно, если ведетс аэраци высококонцентрированных (по биомассе ) сред. В этом случае клетки, по мере движени их по трубам, будут получать дополнительно кислород, а высокоразвита поверхность контакта фаз будет способствовать отводу растворенных газов из жидкости.The apparatus of the proposed design will be at high speed during the chemical treatment of liquids with gases with a high reaction rate. In this case, the gas that has entered into a chemical reaction with a liquid during a quick or instantaneous reaction, can all react to the moment the liquid leaves the middle riser. In this case, it becomes possible to carry out additional treatment of the fluid with the newly injected gas, and there is no need to increase the flow rate in order to increase the injecting ability of the jet i. During the aeration of cultured srpd, oxygen is very rapidly absorbed from the gas medium by microorganisms, especially if aeration is carried out in highly concentrated (by biomass) media. In this case, the cells, as they move through the pipes, will receive additional oxygen, and the highly developed contact surface of the phases will facilitate the removal of dissolved gases from the liquid.

Таким образом, по вл етс возможность без дополнительных энергозатрат и при неизменных размерах основных конструктивных элементов аппарата, определ ющих его инжектирующую способность, значительно увеличить производительность аппарата по газовой фазе.Thus, it becomes possible, without additional energy consumption and with constant dimensions of the main structural elements of the apparatus, determining its injecting ability, to significantly increase the productivity of the apparatus in the gas phase.

Claims

Claims of invention Injection jet saturator according to auth.St. Ms 1214180, characterized in that, in order to increase the productivity of 0

gas phase, a cylindrical nozzle located coaxially with a peripheral drain pipe is installed in the top cover, the ratio of the sizes of the external diameter of the pipe to the internal diameter of the drain pipe is 0.25 - 0.65, and the ratio of the distance between the top section of the drain pipe and the bottom cut of the pipe recessed into it to the equivalent diameter of the annular gap between the drain pipe and the pipe is 0.2-4.0.

Product

Fig i

about

tn SG it

& -oro

eleven

-

1 1. II

u a.

about v

OT3T5

f lij O. Ы

t

I

Uh

u

five

m

i

Io

N

-a i

silt

m of

3E

s

and

with: l

I

5 s

CD

r co

sjh

sz

about

rn U (X UJ

zg

"about

five

eight

zn i

oh and eh Ie

ai

Ll x

,

s

0 bo

about ng

h

"

g: "-, o

oh oh

ABOUT

dAP / T 8 o g about 9 o s o fr o s o

"02-7

06 -Ј S «- 0 6A W ntslilivu

tKJ DOHfi ttrfHdVWW / 53

Ob-, Е S «-, S, J: VЈ« S0 0

: (bJP14) ° 9fi (J.PU 9dPh VfVJ 30H

e / vm 50 / -zhЈ) 0

Wh ry

KM 8Ј - 5

.WN 0 - V WW0I-

: 61 ty n Sfid-iHj

k fk J 30Hfi nrtHdVWWfi

O “) Ogftdlk U u eoms j

o

v o

| yo $

ABOUT

09

Off

Yeshsh

1.0

0

ten

f-36.0; 2-, 5; do - 9 MM; dtpc 2 7mm

°,

L / d

Q -fO 5N3 / c: l-36, ° 2-5f ,;

3-66.5, A 90.0. d0 s Emm}

& fie. b

Compiled by N.Artsybasheva Editor I.Vanyushkina Tehred M.MorgentalKorrector M.Pojo

Order 2239 Circulation: Subscription

VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, 4/5 Raushsk nab.

Production and Publishing Combine Patent, Uzhgorod, Gagarin st., 101

cL tt

mm

Ltd:

7J Oh

5- o

MM