ВЕРТИКАЛЬНЫЙ РОТОРНО-ПЛЕНОЧНЫЙ ВЫПАРНОЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к выпарным аппаратам для концентрирования растворов, в том числе настоев плодово-ягодного сырья, и может найти применение в пищевой, фармацевтической и смежных с ними областях промышленности.
Известен роторный прямоточный аппарат, включающий вертикальный корпус с паровой рубашкой, по центру которого расположен ротор в виде вертикального вращающегося вала с шарнирно закрепленными на нем скребками. Подлежащая упариванию вытяжка подается в верхнюю часть корпуса через штуцер в полость распределительного кольца, из которого вытекает в виде струек на вращающиеся скребки и обогреваемую цилиндрическую поверхность корпуса в виде тонкой пленки, из которой происходит испарение растворителя. Сгущающаяся вытяжка снимается скребками и под действием силы тяжести стекает в нижнюю коническую камеру, из которой непрерывно отводится через штуцер. В сепарационной камере из вторичного пара отделяются капли жидкости с помощью каплеотбойника (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973. - 752 с.).
Техническим недостатком данного аппарата является неравномерное распределение исходного раствора по греющей поверхности корпуса, вследствие чего не обеспечивается течение тонкой пленки раствора необходимой для наилучшего концентрирования получаемого продукта.
Указанных недостатков лишен роторный пленочный аппарат (Авторское свидетельство СССР №950415, кл. B01D 1/22, опубл. 15.08.1982, с.1-3.), принятый за прототип, содержащий корпус с рубашкой, ротор с лопастями, укрепленными на валу, сепаратор, расположенный в нижней части аппарата, патрубки для ввода и для вывода продукта, патрубок для вывода вторичных паров и инертного газа. На нижнем конце вала ротора укреплен горизонтальный диск с лопатками для транспортировки продукта к выходному патрубку, между патрубком для выхода вторичных паров и диском размещен обратный конус, под которым на валу аппарата установлено устройство для разбрызгивания упаренной жидкости, выполненное в виде корзины с перфорированными стенками, под корзиной установлена перфорированная труба для подачи инертного газа.
Недостатком известного аппарата является его недостаточно высокая эффективность, ввиду того, что исходный раствор, подаваемый в аппарат в верхней части, неравномерно распределяется по греющей поверхности корпуса, и при этом из активной зоны кипения исключается верхняя часть аппарата.
Техническая задача заключается в устранении указанных недостатков и повышении эффективности протекания тепломассообменных процессов выпаривания и концентрирования.
Достижение поставленной задачи осуществляется за счет установки на валу ротора в верхней части аппарата устройства для разбрызгивания исходного раствора, и обеспечения тем самым равномерного течения пленки по всей греющей поверхности корпуса, где происходит интенсивное испарение вторичных паров, а также за счет отвода вторичных паров из верхней части аппарата, благодаря чему осуществляется дополнительный (подогрев исходного раствора при контактировании капель жидкости, сбрасываемых центробежной силой с устройства для разбрызгивания, с парами.
На фиг.1 изображен в разрезе общий вид вертикального роторно-пленочного выпарного аппарата. На фиг.2 изображено устройство для разбрызгивания.
Аппарат состоит из следующих элементов: вертикально расположенного цилиндрического корпуса 1 с греющей рубашкой 2, патрубков для ввода продукта 3 и для вывода вторичных паров 4, вертикально расположенного ротора 5, на валу которого закреплены лопасти 6 и устройство для разбрызгивания исходного раствора 7, выполненное в виде обратного усеченного конуса с радиальными лопатками, резервуара для сбора готового продукта 8. Вал ротора закреплен в подшипниковых опорах 9 и приводится во вращение приводом 10.
Работа аппарата осуществляется следующим образом. Включается привод 10 вала ротора 5. В корпус 1, обогреваемый теплоносителем в греющей рубашке 2, через патрубок 3 подается исходный раствор на вращающееся устройство для разбрызгивания 7, выполненное в виде обратного усеченного конуса с радиальными лопатками. Под действием центробежных сил раствор сбрасывается в виде капель с поверхности устройства для разбрызгивания на греющую поверхность корпуса, по которой движется в виде закрученной тонкой пленки под действием сил инерции и тяжести. Далее раствор вращающимися лопастями 6 распределяется по греющей поверхности, и перемещается под действием силы тяжести в нижнюю часть аппарата. При нагреве движущейся тонкой пленки раствора происходит интенсивное кипение растворителя и отгонка вторичного пара. Сконцентрированный раствор стекает вниз аппарата в резервуар для сбора готового продукта 8.
Образующиеся вторичные пары растворителя перемещаются в верхнюю часть аппарата, проходят в кольцевом зазоре между стенками корпуса и устройством для разбрызгивания, и выводятся через патрубок 4.
Таким образом, благодаря установке на валу ротора устройства для разбрызгивания, исходный раствор при его вводе в корпус под действием центробежных сил равномерно распределяется в виде движущейся пленки по всей греющей поверхности корпуса. Благодаря дополнительной турбулизации раствора более интенсивно протекают процессы нагрева и выпаривания, а движение пленки раствора становится более стабильным. Кроме того за счет отвода вторичных паров в верхней части аппарата создается противоточное движение потоков исходного раствора и вторичного пара. Исходный раствор на входе в аппарат подогревается потоком вторичного пара, проходящим в кольцевом зазоре между стенками корпуса и устройством для разбрызгивания, и приобретает дополнительную тепловую энергию. Все это позволяет значительно повысить эффективность протекания тепломассообменных процессов выпаривания и концентрирования.