БАРБОТАЖНЫЙ ВАКУУМ-ВЫПАРНОЙ АППАРАТ
BUBBLE VACUUM EVAPORATOR APPARATUS

Изобретение относится к аппаратам для концентрирования различных суспензий и может быть использовано в пищевой и химической отраслям промышленности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является выпарной аппарат [а.с. 479477 СССР, М. кл. B01D 1/14. Выпарной аппарат [Текст] / Волов Г.И., Перцев Л.П., Шмакова Н.Г., Харченко М.А., Перепелкин К.Е. и Слинько Л.В. - 1427331/23-26; заявл. 24.04.70; опубл. 05.08.75], содержащий корпус с патрубками для ввода исходной суспензии, вакуумирования и удаления испаряемых паров, снабженный барботажным устройством и рециркуляционной трубой.
Недостатком известного аппарата является:
ограниченность использования барботажного устройства ввиду малого контакта с испаряемой суспензией в рабочей зоне аппарата;
потеря тепла при удалении пара без его дополнительного использования для обогрева паровой рубашки;
невысокое качество выпариваемой суспензии из-за длительного технологического процесса;
высокие энергозатраты;
пригорание твердой фракции к стенкам аппарата;
высокая металлоемкость.
Технической задачей изобретения является повышение качества сгущаемой суспензии, интенсификация процесса тепломассообмена и снижение энергозатрат на процесс выпаривания.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в барботажном вакуум-выпарном аппарате, содержащем корпус с патрубками для ввода исходной суспензии, вакуумирования, подачи теплового агента, удаления выпаренной суспензии, испаряемых паров, конденсата, новым является то, что аппарат состоит из двух частей, верхней и нижней, причем верхняя часть снабжена паровой рубашкой, расположенной до верхнего уровня суспензии, с ней соединен патрубок для удаления испаряемых паров, а внутри аппарата установлен коллектор с радиально расположенными трубками для барботирования суспензии горячим воздухом и центральная рециркуляционная труба с входными и выходными окнами, при этом выходные окна расположены выше уровня суспензии, а во внутренней части центральной рециркуляционной трубы установлен вал с закрепленным на нем ротором между входными и выходными окнами для рециркуляции суспензии из входных окон в выходные; к внешней части центральной рециркуляционной трубы закреплены мешалки со скребками, одна из которых расположена выше коллектора, а вторая в основании корпуса аппарата на нижнем конце центральной рециркуляционной трубы, причем центральная рециркуляционная труба установлена с возможностью вращения в подшипниках, один из которых закреплен в верхней части аппарата, а второй в коллекторе; при этом вращение вала ротора и центральной рециркуляционной трубы осуществляют посредством одного электропривода через коническую и две цилиндрические зубчатые передачи.
Технический результат изобретения заключается в интенсификации процесса барботирования и увеличении его эффективности при помощи радиально расположенного коллектора по всей площади аппарата; использование паровой рубашки для дополнительного подвода тепла от испаренной из суспензии жидкости в виде пара; предотвращение нагара суспензии путем ее удаления с помощью мешалки со скребками; уменьшение конструктивных размеров аппарата с переносом рециркуляционной трубы в корпус аппарата.
На фиг. 1 представлен общий вид барботажного вакуум-выпарного аппарата; на фиг. 2 - вид барботажного устройства, вид сверху (разрез А-А), выполненного в виде коллектора; на фиг. 3, 4 - увеличенный вид подшипников, обеспечивающих вращение центральной рециркуляционной трубы.
Барботажный вакуум-выпарной аппарат (фиг. 1) состоит из верхней части 1, которая соединена с нижней частью 2, содержит патрубки для ввода исходной суспензии 3, вакуумирования 4, удаления конденсата 5, подачи теплового агента 6, удаления выпаренной суспензии 7 и удаления испаряемых паров 8, с которыми соединена паровая рубашка аппарата 9.
В верхней части 1 вакуум-аппарата установлен коллектор 20 с радиально расположенными трубками, он соединен с патрубком подачи теплового агента 6 и закреплен на находящейся в аппарате центральной рециркуляционной трубе 10 с входными 12 и выходными 13 окнами, при этом выходные окна 13 расположены выше уровня суспензии. Центральная рециркуляционная труба 10 смонтирована с возможностью вращения в подшипниках. Подшипник 21 с сальником 22 и крышкой 23 закреплен в верхней части 1 вакуум-аппарата, а второй упорный подшипник 24 с сальниками 25 и крышками 26 - в коллекторе 20.
Во внутренней части центральной рециркуляционной трубы 10 установлен вал 18 с закрепленным на нем ротором 19 между входными 12 и выходными 13 окнами. Подшипник 27 с сальником 28 и крышкой подшипника 29 закреплен на верхнем конце вала 18. К внешней части центральной рециркуляционной трубы 10 закреплены мешалки со скребками, одна из которых (14) расположена выше коллектора 20 в верхней части 1 вакуум-аппарата и имеет скребки 15, а вторая (16), оборудованная скребками 17, находится в нижней части 2 вакуум-аппарата на нижнем конце центральной рециркуляционной трубы 10.
Вращение вала 18 ротора 19 и центральной рециркуляционной трубы 10 осуществляют посредством одного электропривода 30 через две цилиндрические зубчатые передачи 32, 33 и одну коническую зубчатую передачу 31.
Барботажный вакуум-выпарной аппарат работает следующим образом.
Исходная суспензия подается по патрубку для ввода исходной суспензии 3 и заполняет барботажный вакуум-выпарной аппарат на 80% объема, ниже уровня верхних окон 13 центральной рециркуляционной трубы 10.
Вакуум-насосом (на фиг. 1 не показан) в аппарате создается заданное значение величины разрежения, соединенного с патрубком вакуумирования 4.
Одновременно с этим осуществляется подача теплового агента через патрубок подачи теплового агента 6 в пространство коллектора 20, снабженного отверстиями для барботирования суспензии по всему объему верхней части 1 вакуум-аппарата.
Электропривод 30 через коническую зубчатую передачу 31, цилиндрическую зубчатую передачу 32, закрепленную на валу 18 ротора 19, и цилиндрическую зубчатую передачу 33, установленную на внешней части центральной рециркуляционной трубы 10, приводит последние во взаимное вращение. При этом ротор 19 осуществляет рециркуляцию суспензии из входных окон 12 в выходные 13 центральной рециркуляционной трубы 10, что позволяет интенсифицировать тепломассоперенос в процессе выпаривания. За счет вращения мешалки 14 со скребками 15 обеспечивается равномерное распределение и перемешивание суспензии в верхней части 1 вакуум-аппарата и удаление твердой фазы суспензии с его стенок. Аналогично, мешалка 16 со скребками 17 равномерно распределяет суспензию и своевременно удаляет ее излишки из нижней части 2 вакуум-аппарата и полностью предотвращает появление нагара.
Испаренная из суспензии жидкость в виде пара отводится в паровую рубашку аппарата 9 по патрубку удаления испаряемых паров 7 для дополнительного подогрева верхней части 1 вакуум-аппарата. Образовавшийся конденсат из паровой рубашки 9 отводится по патрубку для удаления конденсата 5.
Выпаренная до требуемого значения сухих веществ суспензия отводится через патрубок 6.
Таким образом, предложенный барботажный вакуум-выпарной аппарат имеет следующие преимущества:
- повышает качество суспензии за счет равномерного тепломассообмена посредством барботирования по всей площади аппарата;
- обеспечивает высокую эффективность тепломассообмена по всей высоте аппарата за счет непрерывной рециркуляции суспензии;
- снижает энергозатраты за счет использования вторичного тепла испарившейся из суспензии жидкости в виде пара;
- снижает вероятность образования нагара на стенках аппарата;
- уменьшает металлоемкость, конструктивные размеры аппарата и занимаемые производственные площади в связи с установкой рециркуляционной трубы внутри корпуса аппарата.