Дефекатор

Реферат: Дефекатор для проведення гарячого ступеня основної дефекації і дефекації перед II сатурацією, що складається із циліндричного корпусу (1), внутрішньої труби (2), днища (3), патрубків підведення та відведення цукрового розчину (4, 5). Кільцевий простір (6) між боковими поверхнями корпуса (1) та внутрішньою трубою (2), розділений щонайменше на чотири секції (7) суміжними перегородками (9), кроки між діаметрально протилежними рівнями (10) їх сумісного зіткнення з твірною циліндричного корпуса (1) дефекатора не перевищують 0,6 його діаметра, при цьому кути нахилу перегородок (9) одна до одної не перевищують 30°, крім того, секції (7) додатково мають між попередньою суміжною перегородкою (9) та хордою сегментного отвору (11) наступної суміжної перегородки (9), розташовані у шаховому порядку звуження у вигляді прямокутних отворів (12), площі яких не перевищують 0,2 площі кільцевого простору (6) дефекатора, при цьому суміжні перегородки (9) мають у своїй нижній частині сегментні отвори (11), площа яких не перевищує 0,16 площі кільцевого простору (6) корпуса (1) дефекатора, а у верхній частині - напівкільцеві отвори (13) розташовані по їхньому параметру на однаковій відстані один від одного, площа кожного з яких складає 0,01 площі сегментних отворів (11), зміщених відносно напівкільцевих отворів (13) на 180° навколо вертикальної осі корпуса (1) дефекатора. UA 116799 U (12) UA 116799 U UA 116799 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до обладнання цукрової промисловості, а саме до апаратів призначених для проведення гарячого ступеня основної дефекації і дефекації перед II сатурацією. Найближчим аналогом запропонованого рішення є відома конструкція дефекатора, який складається із циліндричного корпусу, внутрішньої труби, днища, патрубків підведення та відведення цукрового розчину (UA 8730 CI 13D3/00 від 15.08.2005 р.) Недоліками технічних рішень аналога є розділення циліндричного корпусу апарата за допомогою перегородки, нахиленої в сторону патрубка відведення соку, на дві змішуючі камери (верхню і нижню). Об'єми верхньої і нижньої камер з'єднані між собою внутрішнім проточним каналом, у вигляді внутрішньої труби, що негативно впливає на гідродинамічну ситуацію в апараті, в якому рух сокового потоку здійснюється в режимі неповного змішування із характерними для апарата технологічно небажаними гідродинамічними вадами - байпасами та застійними зонами, а також великою дисперсією часу перебування окремих елементів сокового потоку. Крім того, негативно впливають на якісні показники соків неконтрольована тривалість перебування цукрового розчину в лужному середовищі, а також відсутність можливості її регулювання в залежності від якості сировини, яка надходить у виробництво, схильність до накопления осаду на поверхні перегородки, який деформує потік, а також в конусному днищі апарата. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення дефекатора для проведення гарячого ступеня основної дефекації та дефекації перед II сатурацією цукрових розчинів шляхом зміни його конструкції з метою швидкого та якісного змішування розчиненого вапна з дефекованим соком, створення умов для поступової обробки соку в дефекаторі в режимі, наближеному до повного витіснення, підтримання оптимальної лужності соку в об'ємі та на виході із гарячого дефекатора, інтенсифікації його роботи та досягнення високих технологічних показників при оптимальній тривалості процесу для всіх елементів сокового потоку, що дозволить підвищити загальний ефект очищення шляхом більш повного видалення нецукрів на станції дефекосатурації за рахунок об'єднання ефектів розчиненого вапна, високої температури та збільшення питомої поверхні СаСОз на подальшому етапі очищення соків, знизити витрати вапна на технологічні потреби при виробництві цукру. Поставлена задача вирішується в запропонованому удосконаленому дефекаторі, який складається із циліндричного корпусу (1), внутрішньої труби (2), днища (3), патрубків підведення та відведення цукрового розчину (4, 5), згідно з заявленою корисною моделлю, відрізняється тим, що кільцевий простір (6) між боковими поверхнями корпусу (1) удосконаленого дефекатора та внутрішньої труби (2), розділений щонайменше на чотири секції (7) суміжними перегородками (9), кроки між діаметрально протилежними рівнями (10) їх сумісного зіткнення з твірною циліндричного корпуса (1) дефекатора не перевищують 0,6 його діаметра, при цьому кути нахилу перегородок (9) одна до одної не перевищують 30°, крім того, секції (7) додатково мають між попередньою суміжною перегородкою (9) та хордою сегментного отвору (11) наступної суміжної перегородки (9), розташовані у шаховому порядку звуження у вигляді прямокутних отворів (12), площі яких не перевищують 0,2 площі кільцевого простору (6) дефекатора, при цьому суміжні перегородки (9) мають у своїй нижній частині сегментні отвори (11), площа яких не перевищує 0,16 площі кільцевого простору (6) корпуса (1) дефекатора, а у верхній частині - напівкільцеві отвори (13), розташовані по їхньому параметру на однаковій відстані один від одного, площа кожного з яких складає 0,01 площі сегментних отворів (11), зміщених відносно напівкільцевих отворів (13) на 180° навколо вертикальної осі корпусу (1) дефекатора. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і очікуваним технічним результатом буде в наступному. Згідно з корисною моделлю дефекатор для проведення гарячого ступеня основної дефекації і дефекації перед II сатурацією, що складається із циліндричного корпусу (1) внутрішньої труби (2), днища (3), патрубків підведення та відведення (4, 5) цукрового розчину відрізняється тим, що кільцевий простір (6) корпусу (1) дефекатора суміжними перегородками (9) розділений щонайменше на чотири секції (7), кожна з яких вертикально з'єднана з попередньою. Обмеження кількості секцій (7) введені з метою стабілізації потоку соку з рівномірним розподілом полів концентрації та температури по всьому простору (8) між перегородками (9) секцій (7), при цьому забезпечується оптимальна тривалість процесу гарячого ступеня основної дефекації та дефекації перед II сатурацією, згідно із технологічним режимом, підвищення ступеня адаптивності дефекатора до реальних виробничих умов в залежності від потужності цукрового заводу, уніфікації при виготовленні, транспортуванні та остаточній збірці його на 1 UA 116799 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 підприємстві при відповідному діаметрі корпусу (1) в межах обумовленої потужності дефекатора (наприклад, 9 тис. тонн переробки буряка на добу). Згідно з корисною моделлю, удосконалений дефекатор відрізняється також тим, що кроки між діаметрально протилежними рівнями (10) сумісного зіткнення суміжних перегородок (9) з твірною циліндричного корпуса (1) дефекатора не перевищують 0,6 його діаметра, при цьому кути нахилу перегородок (9) одна до одної не перевищують 30°. Передбачене розташування та будова секцій (7) забезпечують сприятливі умови для напірного руху потоку дефекованого соку до перехідних отворів (11, 13) в простір (8) секцій (7), при якому має місце осьове змішування елементів потоку дефекованого соку та залишкової кількості в ньому нерозчиненого вапна без руйнування агрегатів осаду високомолекулярних сполук. Обмеження кута нахилу між собою перегородок (9) одна до одної, обумовлене мінімізацією втрат тиску напірного руху потоку дефекованого соку при його переході із попередньої секції (7) в наступну, рівномірним його розподілом у їхніх просторах (8), послідовним переміщенням вгору до останньої верхньої секції (7) та його відведення через патрубок (5) на подальшу переробку. Згідно з корисною моделлю дефекатор відрізняється також тим, що секції (7) додатково мають між попередньою суміжною перегородкою (9) та хордою сегментного отвору (11) наступної суміжної перегородки (9), розташовані у шаховому порядку звуження у вигляді прямокутних отворів (12), площі яких не перевищують 0,2 площі кільцевого простору (6) дефекатора. Таке обмеження площі прямокутних отворів (12) забезпечує наближення гідродинамічного режиму у кожній секції (7) до повного змішування за рахунок використання кінетичної енергії, що звільняється, джерелом якої є звуження потоку соку при його переході через прямокутні та сегментні отвори (11, 12) перегородки (9) з наступним розширенням його у просторі (8) секції (7) та одночасною (послідовною) зміною напрямку руху на протилежний, що підвищує позитивний вплив ефектів високої температури та розчиненого вапна на технологічний процес обробки соку в кожній секції (7) дефекатора. Зміна конструкції дефекатора, згідно із заявленою корисною моделлю, передбачає наявність у нижній частині суміжної перегородки (9) сегментного отвору (11), площа якого не перевищує 0,16 площі кільцевого простору (6) дефекатора, що обумовлене необхідністю забезпечення його пропускної спроможності, унеможливлення осадження та накопичення осаду в ньому при переході цукрового розчину, при цьому суміжні перегородки (9) мають у верхній частині розташовані по їхньому периметру на однаковій відстані один від одного напівкільцеві отвори (13), площі яких складають 0,01 площі сегментних отворів (11), зміщених відносно напівкільцевих отворів (13) на 180° навколо вертикальної осі корпуса (1) дефекатора, що забезпечує інтенсивне гідродинамічне змішування основного потоку соку безпосередньо перед його переходом у наступну секцію (7), стабілізує потік дефекованого соку на шляху його напірного руху вздовж перегородки (9) до наступного повороту на 180° у протилежному напрямку, унеможливлює байпас сокового потоку, мінімізує дисперсію часу перебування окремих елементів соку в секціях дефекатора. Сукупність ознак удосконаленого дефекатора для проведення гарячого ступеня основної дефекації і дефекації перед II сатурацією передбачуваної потужності до 15 тис. тонн переробки буряку на добу, дозволяє отримати очікуваний технічний результат, який досягається саме в межах кількісних характеристик запропонованого удосконаленого дефекатора, вказаних в формулі заявки на корисну модель. За межами цих значень технічний результат не досягається: при збільшенні або при зменшені значення будь-якого з запропонованих кількісних параметрів дефекатора спостерігається порушення балансу його впливу, як складового чинника на досягнення технічного результату. На Фіг. 1 зображений дефекатор у вертикальному перерізі. На Фіг. 2 зображений дефекатор у горизонтальному перерізі. Як видно на Фіг. 1 та Фіг. 2 кільцевий простір (6) корпуса (1) дефекатора для проведення гарячого ступеня основної дефекації і дефекації перед II сатурацією між боковими поверхнями корпуса (1) удосконаленого дефекатора та внутрішньої труби (2), згідно із заявленою корисною моделлю, розділений щонайменше на чотири секції (7) суміжними перегородками (9), кроки між діаметрально протилежними рівнями (10) їх сумісного зіткнення з твірною циліндричного корпуса (1) дефекатора не перевищують 0,6 його діаметра, при цьому кути нахилу перегородок (9) одна до одної не перевищують 30°, крім того секції (7) додатково мають між попередньою суміжною перегородкою (9) та хордою сегментного отвору (11) наступної суміжної перегородки (9), розташовані у шаховому порядку звуження у вигляді прямокутних отворів (12), площі яких не перевищують 0,2 площі кільцевого простору (6) дефекатора. 2 UA 116799 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Кожна суміжна перегородка (9) удосконаленого дефекатора має у своїй нижній частині сегментні отвори (11), площа яких не перевищує 0,16 площі кільцевого простору (6) корпусу (1) дефекатора, а у верхній частині - напівкільцеві отвори (13), розташовані по їхньому периметру на однаковій відстані один від одного, площі яких складають 0,01 площі сегментних отворів (11), зміщених відносно напівкільцевих отворів (13) на 180° навколо вертикальної осі корпуса (1) дефекатора. Дефекатор оснащено W-подібним днищем (3), використання якого замість традиційного конусного дозволяє ліквідувати застійні зони у нижній його частині, скорочуючи до мінімуму накопления осаду та тривалість продувки. У верхній частині циліндричного корпусу (1) розташований патрубок (4) підведення соку у внутрішню трубу (2) та патрубок (5) відведення обробленого дефекованого соку на виробництво, кожний з яких відповідає визначеному рівню заповнення дефекатора та тривалості процесів гарячого ступеня основної дефекації і дефекації перед II сатурацією, наприклад, 15, 10 та 5 хв.,оскільки висота виходу дефекованого соку у цих випадках змінюється на цей рівень заповнення. Дефекатор у верхній частині має патрубок (16) відведення піни (при її виникненні) в переддефекатор. W-подібне днище (3) дефекатора обладнано патрубками (15) періодичної продувки та остаточного відведення дефекованого соку та патрубком (14) видалення повітря з кільцевого простору (6) дефекатора. Хорда кожного сегментного отвору (11) перегородки (9) має знизу підтримуючий рівноплечий вуголок (17). Дефекатор працює наступним чином. Лужний цукровий розчин у пересиченому стані, після теплого ступеню основної дефекації та підігрівників, по патрубку (4) надходить у внутрішню трубу (2) дефекатора, рухається донизу в режимі близькому до повного витиснення із швидкістю 0,6 м/с та вимоговим часом перебування елементарних об'ємів соку у внутрішній трубі (2). Досягнувши днища (3) корпусу (1) дефекатора, потік соку змінює напрям свого руху на 180° та переходить у першу секцію (7), а потім через сегментний отвір (11) та напівкільцеві отвори (13) суміжної перегородки (9) потрапляє у другу секцію (7), яку дефекований сік проходить послідовно спочатку через прямокутний отвір (12) між хордою сегменту (11) та перегородкою (9) із швидкістю 0,09 м/с, а потім через сегментний отвір (11) перегородки (9) секції (7) із швидкістю 0,12 м/с, змінюючи напрям руху соку на протилежний, та огинаючи підковою внутрішню трубу (2), піднімається догори в напірному режимі інтенсивного гідродинамічного змішування із вимоговим часом перебування елементарних об'ємів соку в кожній секції (7). Хоча швидкість руху дефекованого соку через прямокутні (12), сегментні (11) та напівкінцеві (13) отвори значно менша, порівняно із його швидкістю у внутрішній трубі (2), вона перевищує швидкість седиментації зважених часточок осаду, унеможливлюючи тим самим його накопления поблизу нижньої відкритої основи внутрішньої труби (2) у прилеглому просторі днища (3) дефекатора, а також в отворах (11, 13), переходу соку спочатку в першу та послідовно у наступні секції до його виходу по одному із патрубків (5) на виробництво. Кількість та розташування напівкільцевих отворів (13) перегородок (9) забезпечує перехід у наступну секцію (7) до 10 % дефекованого соку із швидкістю його напірного руху 0,15м/с в напівкільцевих отворах (13), яка істотно перевищує швидкість його руху в сегментних отворах (11), через які проходить до 90 % основного потоку дефекованого соку, що інтенсифікує гідродинамічне змішування потоку соку в кожній секції (7) безпосередньо перед його переходом у наступну секцію, унеможливлюючи утворення застійних зон та накопления зважених домішок у пристінному просторі секцій (7) корпусу (1) дефекатора. Кожна із наступних секцій (7) вертикально з'єднана із попередньою таким чином, що після об'єднаної дії розчиненого вапна (яке ще збереглось у пересиченому розчині дефекованого соку після теплого ступеня основної дефекації) та високої температури в просторах (8) напірного руху потоку соку в секціях (7) дефекатора в режимі наближеному до повного змішування, дефекований сік піднімається вгору та переходить у наступну секцію (7), де піддається подальшій обробці. За таких умов ефективність процесу забезпечується наближенням роботи всього дефекатора до режиму повного витіснення по довжині потоку шляхом секціонування його робочого об'єму з хорошим гідродинамічним змішуванням та оптимальним часом перебування соку в кожній секції (7) дефекатора. Процес підвищення термостійкості соку шляхом максимально повного лужного розкладання інвертного цукру, амідів та солей амонію, без істотного розчинення та деструкції компонентів переддефекаційного осаду здійснюється до тих пір, поки оброблений дефекований сік із оптимальними технологічними показниками не досягне останньої секції (7) дефекатора, що дозволяє регулювати тривалість обробки соку в залежності від вмісту редукувальних речовин, амідів та інших показників якості сировини. Оброблений дефекований сік виходить із дефекатора по одному із патрубків (5), який відповідає робочому рівню його заповнення та 3 UA 116799 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 заданій тривалості процесу гарячого ступеня основної дефекації і дефекації перед II сатурацією, оскільки висота виходу на кожний рівень заповнення дозволяє підтримувати вимогову тривалість перебування соку у внутрішній трубі (2) та в секціях (7) кільцевого простору (6) корпусу (1) дефекатора. Піна із дефекатора (при її виникненні) видаляється через патрубок (16) на переддефекацію. Незначна маса дрібних домішок (піску, недопалу та перепалу) при незадовільній підготовці вапняного молока на попередніх етапах, виноситься потоком на вихід із дефекатора, і лише залишкова їх частина виводиться при продувці дефекатора через патрубки (15). Технічний результат полягає в забезпеченні високої експлуатаційної ефективності удосконаленого дефекатора для проведення гарячого ступеня основної дефекації і дефекації перед II сатурацією, що складається із циліндричного корпусу (1), внутрішньої труби (2), днища (3), патрубків підведення та відведення цукрового розчину (4, 5), згідно з заявленою корисною моделлю, кільцевий простір (6) між боковими поверхнями корпусу (1) удосконаленого дефекатора та внутрішньої труби (2), розділений щонайменше на чотири секції (7) суміжними перегородками (9), кроки між діаметрально протилежними рівнями (10) їх сумісного зіткнення з твірною циліндричного корпуса (1) дефекатора не перевищують 0,6 його діаметра, при цьому кути нахилу перегородок (9) одна до одної не перевищують 30°, крім того, секції (7) додатково мають між попередньою суміжною перегородкою (9) та хордою сегментного отвору (11) наступної суміжної перегородки (9), розташовані у шаховому порядку звуження у вигляді прямокутних отворів (12), площі яких не перевищують 0,2 площі кільцевого простору (6) дефекатора, при цьому суміжні перегородки (9), мають у своїй нижній частині сегментні отвори (11), площа яких не перевищує 0,16 площі кільцевого простору (6) корпусу (1) дефекатора, а у верхній частині - напівкільцеві отвори (13) розташовані по їхньому периметру на однаковій відстані один від одного, площа яких складає 0,01 площі сегментних отворів (11), зміщених відносно напівкільцевих отворів (13) на 180° навколо вертикальної осі корпуса (1) дефекатора. Таким чином, наближення гідродинамічного режиму потоку дефекованого соку до повного змішування у кожній секції досягається за рахунок: коливань швидкостей сокового потоку та зміни напрямку його руху на протилежний; звуження потоку соку в прямокутних та сегментних отворах (11, 12) з наступним розширенням у просторі (8) секцій (7); збурення потоку у пристінному просторі секцій вертикальним рухом соку через напівкільцеві отвори (13). Зазначені фактори забезпечують вихровий рух елементів сокового потоку як в переходах між секціями (7) так і в кожній окремій секції, що створює передумови для переходу корисного об'єму апарата до режиму повного витиснення по довжині потоку. Знайдений баланс між швидкостями соку у внутрішній трубі (2), отворах (12) між перегородками (9), а також у власних отворах (11, 13) перегородок (9), які є похідними співвідношень площ в режимі, наближеному до повного витіснення, дозволив запропонувати технічні рішення, які створюють оптимальні умови роботи удосконаленого апарата для гарячого ступеня основної дефекації і дефекації перед другою сатурацією при фіксованих швидкостях потоку соку та мінімальній тривалості процесу дефекації, як в окремих секціях, так і по всій його довжині. Таким чином, використання удосконаленого дефекатора дозволяє підвищити ефективність процесу гарячого ступеня основної дефекації і дефекації перед II сатурацією при стабільній його експлуатації протягом сезону; регулювати тривалість гарячої дефекації в залежності від якості сировини, вмісту редукувальних речовин та амідів; мінімізувати руйнування агрегатів високомолекулярних сполук та деструкцію білково-пектинового комплексу в умовах високої лужності та температури; зменшити термічне розкладання цукрози на 0,04 % до її маси та утворення барвних речовин, солей кальцію, в результаті чого підвищується загальний ефект очищення дифузійного соку; при однаковому ступені лужного розкладання редукувальних речовин підвищити потужність дефекатора до 5тис.тонн переробки буряку на добу, суттєво мінімізувати його габаритні розміри при виготовленні. Удосконалений дефекатор належить до сучасного обладнання нового покоління, яке характеризується простотою обслуговування, підвищеною адаптивністю до нестійких властивостей проміжних продуктів цукрового виробництва, стабілізацією потоку соку в кожній секції дефекатора, надійністю при його експлуатації та ін., при цьому з ростом потужності, його відносна вартість (на одиницю потужності) буде зменшуватись, а конкурентоздатність як на вітчизняному, так і на світовому рівні буде збільшуватись. 4 UA 116799 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Дефекатор для проведення гарячого ступеня основної дефекації і дефекації перед II сатурацією, що складається із циліндричного корпусу, внутрішньої труби, днища, патрубків підведення та відведення цукрового розчину, який відрізняється тим, що кільцевий простір між боковими поверхнями корпуса та внутрішньої труби, розділений щонайменше на чотири секції суміжними перегородками, кроки між діаметрально протилежними рівнями їх сумісного зіткнення з твірною циліндричного корпуса дефекатора не перевищують 0,6 його діаметра, при цьому кути нахилу перегородок одна до одної не перевищують 30°, крім того, секції додатково мають між попередньою суміжною перегородкою та хордою сегментного отвору наступної суміжної перегородки, розташовані у шаховому порядку звуження у вигляді прямокутних отворів, площі яких не перевищують 0,2 площі кільцевого простору дефекатора, при цьому суміжні перегородки мають у своїй нижній частині сегментні отвори, площа яких не перевищує 0,16 площі кільцевого простору корпуса дефекатора, а у верхній частині - напівкільцеві отвори розташовані по їхньому параметру на однаковій відстані один від одного, площа кожного з яких складає 0,01 площі сегментних отворів, зміщених відносно напівкільцевих отворів на 180° навколо вертикальної осі корпуса дефекатора. 5 UA 116799 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6