Вакуум-апарат періодичної дії

Реферат: UA 97573 U UA 97573 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до типу обладнання, що активно використовується на підприємствах цукрового виробництва для уварювання утфелів І, II та III продуктів. За прототип взято вакуум-апарат періодичної дії з механічним циркулятором ВАЦМ-60, що наведений в фаховому журналі «Сахар» (Кухар В.Η., Лысюк П.И. Вакуум-аппарат с циркулятором: оптимизация теплопотребления, улучшение качества готовой продукции. // Сахар. - 2006. - № 7. - С. 48-52), і являє собою циліндричний корпус з конічною верхньою частиною і днищем, сепаратор, що розташований в верхній частині апарата, парову камеру з центральною циркуляційною трубою та механічний циркулятор з верхнім приводом, що розташовані в нижній частині апарата. Робота вищезазначеного вакуум-апарата супроводжуються наступними недоліками: 1. Гідравлічний опір циркуляційного контуру за рахунок створення вихрового потоку утфелю в циркуляційній трубі під впливом дії механічного циркулятора зменшує значення кратності циркуляції, отже і інтенсивність процесів тепло- та масообміну, що в кінцевому підсумку зменшує якість отриманого утфелю та кристалічного цукру; 2. Основні показники ефективної роботи вакуум-апарата (швидкість кристалізації, швидкість циркуляції утфелю, коефіцієнт теплопередачі) зменшуються в кінцевий момент уварювання утфелю, що пов'язано із зростанням в'язкості і підвищенням рівня утфелю та, як наслідок, збільшення термічного опору, підвищення можливості недогріву утфелю на вході в кип'ятильні трубки. Це супроводжується збільшенням довжини економайзерної ділянки і зменшенням довжини ділянки генерації пари кип'ятильних труб, що знижує рушійний тиск циркуляції. Підвищення термічного опору і зменшення швидкості циркуляції супроводжується зниженням інтенсивності теплообміну і зменшенням величини питомого теплового потоку. Вищеназвані недоліки призводять до значного погіршення гранулометричного складу утфелю, збільшенню витрати пара та часу на уварювання утфелю, та, як наслідок, зменшення продуктивності вакуум-апарата. В основу корисної моделі поставлено наступні задачі: 1. Зменшити гідравлічний опір в зоні циркуляційного контуру - циркуляційна труба; 2. Збільшити швидкість циркуляції утфелю на завершальних етапах його уварювання; 3. Інтенсифікувати тепломасообмінні процеси протягом всього циклу уварювання цукрового утфелю за рахунок підвищення швидкості його циркуляції; Поставлена задача вирішується тим, що вакуум-апарат періодичної дії, який являє собою циліндричний корпус з конічною верхньою частиною і днищем, сепаратор, що розташований в верхній частині апарата, теплообмінну камеру з центральною циркуляційною трубою, згідно з корисною моделлю, оснащується двошнековим інтенсифікатором. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованим технічним рішенням та очікуваним результатом наступний: 1. Нижній шнек двошнекового інтенсифікатора виконує функцію шестилопатевої мішалки, що полягає в нагнітанні потоків утфелю під теплообмінну камеру, усуваючи при цьому гідравлічний опір, що утворюється вихровим потоком під впливом дії мішалки механічного циркулятора. 2. За рахунок дії верхнього шнека відбувається підсилення штучної циркуляції на завершальних стадіях уварювання утфелю. 3. За рахунок зменшення гідравлічного опору циркуляційного контуру підвищується кратність циркуляції, що сприяє збільшенню інтенсивності теплопередачі, та, як наслідок, збільшенню інтенсивності масообміну. 4. Інтенсифікація тепломасообміну зменшує час активної роботи вакуум-апарата, що забезпечує збільшення його продуктивності. Запропоноване технічне рішення дозволяє забезпечити в повному обсязі очікуваний технічний результат. На Фіг. 1 зображено вакуум-апарат періодичної дії, який складається з циліндричного корпусу 15, конічного днища і сепаратора 12, теплообмінної камери 5, та циркуляційної труби 4. Для підсилення циркуляції використовується шнекова мішалка 1, що приводиться в дію за допомогою приводу 2 через підшипниковий вузол 3. Для підсилення циркуляції на завершальних стадіях уварювання утфелю використовується шнекова мішалка 6, що приводиться в дію за допомогою приводу 11 через підшипниковий вузол 13 та муфти 10. Коли привод 11 починає працювати шнекова мішалка 6 разом з рухомою циркуляційною трубою 7 через гвинтову передачу 8 та за допомогою вузла 9, починає опускатися до кінця різьби на гвинті 8. Після цього шнек 6 починає разом зі шнеком 1 виконувати функцію нагнітання утфелю в циркуляційну трубу,що забезпечує прискорення циркуляції утфелю на завершаючих стадіях його уварювання. Вивантаження утфелю відбувається через вивантажувальний пристрій 14. 1 UA 97573 U 5 10 15 20 25 30 35 На Фіг. 2 зображено двошнековий інтенсифікатор, що складається з шнека 1 нижнього циркулятора, який встановлюється в нерухомій циркуляційній трубі 15, шнека 6 верхнього циркулятора, який приварений до порожнистого вала 16 в якому розташована гвинтова передача, що утворюється гайками 17 та гвинтом 18. Гайка 17 фіксується в корпусі порожнистого вала фіксатором 19. Рухома циркуляційна труба 20 кріпиться до порожнистого вала опорами 21, що з'єднані з корпусом 22 підшипника ковзання 23. Обидва шнеки опираються на підшипникову опору 24. Принцип роботи вакуум-апарата. Створивши робочий тиск в вакуум-апараті до 0,02 МПа за рахунок вакууму, він починає заповнюватись сиропом. Як тільки вакуум-апарат заповниться на 1/3 висоти парової камери, частково відкривають паровий вентиль і починають прогрівати теплообмінну камеру 5 (Фіг. 1). Коли рівень сиропу досягне такої висоти, при якій він буде покривати всю поверхню парової камери при кипінні, паровий вентиль відкривають повністю і при залишковому тиску не вище 0,02 МПа проводять інтенсивне згущення. При кипінні кипляча маса піднімається по кип'ятильних трубках теплообмінної камери 5 (Фіг. 1), попадаючи в зону вакуум-апарата над теплообмінною камерою, а опускається донизу по циркуляційній трубі 4 (Фіг. 1), находячись постійно в русі. Нижній шнек 1 (Фіг. 1) з нижнім приводом 2 (Фіг. 1) нагнітає кристалізуючу масу під теплообмінну камеру 5 (Фіг. 1) для забезпечення примусової циркуляції. Вторинна пара, утворена в результаті випаровування води в робочому об'ємі апарата, проходить через сепаратор 12 (Фіг. 1), звільнюється від капель утфелю і надходить в барометричний конденсатор. При коефіцієнті пересичення 1,25-1,3, коли концентрація розчину знаходиться в лабільній зоні, здійснюється введення затравки. Як тільки в сиропі після цього виникає достатня кількість центрів кристалізації, в вакуум-апарат підкачують деяку кількість сиропу для зниження коефіцієнта пересичення до 1,08-1,12, тобто пересичення сиропу переводять в метастабільну зону, коли нові кристали не виникають, а ростуть існуючі. Коли в вакуум-апараті кількість утфелю досягне максимального значення, підкачку сиропу припиняють. На цьому етапі починає працювати привод 11 (Фіг. 1), що забезпечує опускання рухомої циркуляційної труби 7 (Фіг. 1) разом з верхнім шнеком 6 (Фіг. 1) через гвинтову передачу 8. Коли рухома циркуляційна труба опуститься до кінця гвинта, верхній шнек починає обертатися разом з нижнім шнеком, забезпечуючи при цьому підсилення штучної циркуляції. Випаровування води і кристалізацію сахарози продовжують, доки не отримають необхідну концентрацію сухих речовин 92-94 %. Технічний результат полягає у збільшенні швидкості циркуляції утфелю вздовж циркуляційного контуру, особливо на завершальних стадіях уварювання утфелю, що, в свою чергу, приведе до: інтенсифікації процесів тепломасообміну; інтенсифікації рекристалізації сахарози; підвищення якості отриманого утфелю та кристалічного цукру, збільшення продуктивності вакуум-апарата. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Вакуум-апарат періодичної дії, що являє собою циліндричний корпус з конічною верхньою частиною і днищем, сепаратор, що розташований в верхній частині апарата, теплообмінну камеру з центральною циркуляційною трубою, який відрізняється тим, що додатково оснащується двошнековим інтенсифікатором. 2 UA 97573 U 3 UA 97573 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4