Резервуар

Полезная модель предназначена для подогрева или охлаждения жидких веществ в резервуарах и может быть использована в пищевой промышленности и в различных технологических процессах других производств.
Известен резервуар для сбора, хранения молока и других пищевых жидкостей, созревания сливок при производстве сливочного масла, сметаны, и производства кисломолочных напитков. Резервуар представляет собой вертикальный цилиндрический корпус с коническими днищами и змеевиком на обечайке, опоясывающим ее по всей высоте. Корпус теплоизолирован и облицован тонколистовой нержавеющей сталью. Верхнее донышко резервуара выполнено без теплоизоляции. К нижнему донышку приварены регулируемые опоры [1].
Недостатком является то, что резервуар содержит только один контур движения потока тепло/хладоносителя, при этом на днище корпуса отсутствует змеевик. В результате происходит существенное падение температуры тепло/хладоносителя на выходе, по сравнению с температурой на входе, что является причиной низкой эффективности процесса теплообмена, и, как следствие, требуется длительное время тепловой обработки продукта.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является резервуар для молочных продуктов, содержащий корпус, имеющий теплообменную рубашку с змеевиками на обечайке: основным и дополнительным, имеющим витки противоположного направления по отношению к основному и связанным с последним посредством переходной камеры, расположенной в верхней части корпуса, патрубки подвода и отвода тепло/хладоносителя (SU 1242068 A1, A01J 13/00, 1986 г.) [2]. С целью повышения производительности и снижения энергозатрат соотношение площадей сечения основного и дополнительного змеевиков составляет 1,1-1,4. Каналы змеевиков выполнены из П-образного профиля с отбортовкой.
Недостатком этого резервуара является низкая эффективность теплообмена, так как резервуар имеет только один контур движения потока тепло/хладоносителя, что является причиной большого перепада температуры тепло/хладоносителя на входе и выходе из контура, а также длительного времени тепловой обработки продукта. Кроме того, на дне корпуса отсутствует змеевик, что уменьшает площадь теплообмена, и тем самым увеличивается время температурной обработки. Еще один недостаток - сложность конструкции, змеевики имеют противоположное направление, что создает необходимость в установке переходной камеры для изменения направления движения тепло/хладоносителя.
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышении эффективности теплообмена и сокращении времени температурной обработки продукта в резервуаре.
Технический результат достигается тем, что резервуар имеет корпус, выполненный в виде вертикального цилиндра, и входной и выходной коллекторы для подвода и отвода тепло/хладоносителя, при этом резервуар содержит два контура потока тепло/хладоносителя, гидравлически уравновешенных между собой, каждый контур снабжен одним змеевиком, установленным на дне корпуса и одним змеевиком, установленным на обечайке корпуса, причем змеевики соединены между собой переходом, кроме того змеевики как на дне корпуса, так и на обечайке имеют одинаковые площади сечений, змеевики, установленные на дне корпуса расположены по спиральному контуру с заданным шагом, а змеевики установленные на обечайке корпуса навиты по всей длине периметра наружного диаметра обечайки корпуса. Входной коллектор для подвода тепло/хладоносителя приварен к каналам змеевиков, установленных на дне корпуса, а выходной коллектор для отвода тепло/хладоносителя приварен к каналам змеевиков, установленных на обечайке корпуса. При этом змеевики выполнены из отрезков штрипса, сформированных в трапециевидный или полукруглый профиль.
Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 схематично изображен продольный разрез резервуара; на фиг. 2 - корпус резервуара; на фиг. 3 - вид снизу на корпус резервуара, на фиг. 4 - аксонометрия корпуса резервуара; на фиг. 5 - профиль сечения каналов змеевиков.
Резервуар состоит из корпуса 1, выполненного в форме вертикального цилиндра (фиг. 1, фиг 2), входного коллектора для подвода тепло/хладоносителя 2, двух змеевиков на дне корпуса 3, 4, двух змеевиков на обечайке корпуса 5, 6, переходов для соединения отдельных змеевиков 7, 8, выходного коллектора для отвода тепло/хладоносителя 9, привода 10, перемешивающего устройства 11, теплоизоляции 12, облицовки 13, регулируемых опор 14.
Резервуар содержит два контура потока тепло/хладоносителя, гидравлически уравновешенных между собой. Каждый контур включает один змеевик на дне корпуса и один змеевик на обечайке корпуса, соединенные между собой переходом. Два контура, гидравлически уравновешенных между собой, позволяют увеличить скорость потока тепло/хладоносителя, а также уменьшить разницу температур тепло/хладоносителя на входе и выходе из контуров.
Входной коллектор для подвода тепло/хладоносителя 2 (фиг. 1, фиг. 2) в каждый контур представляет собой патрубок подвода тепло/хладоносителя 15 с муфтой; двойное Т-образное колено 16, где происходит разделение на два контура, гидравлически уравновешенных между собой; трубы; отводы; патрубки подвода тепло/хладоносителя 17 с муфтой. Муфты предназначены для удобства обслуживания коллектора и возможности отдельного подключения контуров к системе горячего водоснабжения. Также возможна конструкция входного коллектора со сварными соединениями без муфт. Входной коллектор для подвода тепло/хладоносителя 2 приваривается к каналам змеевиков на дне корпуса 3, 4 (фиг. 3).
Для соединения змеевиков на дне корпуса 3, 4 и на обечайке корпуса 5, 6, к каналам змеевиков привариваются переходы 7, 8. Переходы сформированы из отрезков штрипса в трапециевидный или полукруглый профиль. К каналам змеевиков 5, 6 приварен выходной коллектор для отвода тепло/хладоносителя 9 (фиг. 3, фиг. 4).
Выходной коллектор для отвода тепло/хладоносителя 9 из каждого контура состоит из патрубка отвода тепло/хладоносителя 18 с муфтой; отводов; труб; двойного Т-образного колена 19, где происходит соединение двух потоков тепло/хладоносителя в один; патрубка отвода тепло/хладоносителя 20 с муфтой (фиг. 2). Также возможна конструкция выходного коллектора со сварными соединениями без муфт.
Змеевики (фиг. 4) состоят из отрезков штрипса, сформированных в трапециевидный или полукруглый профиль. Применение трапециевидного или полукруглого профиля (фиг. 4) по сравнению с П-образным профилем позволяет увеличить отношение площади поверхности корпуса к поперечному сечению змеевика, что увеличивает скорость потока тепло/хладоносителя. Змеевики имеют одинаковые площади сечений как на дне, так и на обечайке корпуса. Змеевики на дне корпуса 3, 4 расположены по спиральному контуру с заданным шагом. Змеевики на обечайке корпуса 5, 6 навиты по всей длине периметра наружного диаметра обечайки корпуса.
Резервуар работает следующим образом. Тепло/хладоноситель под давлением подается во входной коллектор для подвода тепло/хладоносителя в каждый контур, где поток тепло/хладоносителя разделяется на два контура, гидравлически уравновешенных между собой. При движении с соответствующей скоростью тепло/хладоноситель поступает одновременно в первый и во второй контуры. Поток равномерно движется по змеевикам на дне корпуса 3, 4, и через переходы 7, 8 поступает в змеевики на обечайке корпуса 5, 6, таким образом поток равномерно проходит по всей поверхности корпуса резервуара. Затем два потока соединяются в выходном коллекторе для отвода тепло/хладоносителя 9 из каждого контура.
Дополнительные змеевики, расположенные на дне корпуса, увеличивают площадь теплообмена, тем самым повышается эффективность теплообменного процесса. Меньшее падение температуры тепло/хладоносителя на выходе из контуров обеспечивается наличием двух контуров потока тепло/хладоносителя, что повышает эффективность процесса теплообмена и сокращает время температурной обработки продукта в резервуаре. Достигается возможность варьировать время температурной обработки продукта в соответствии с требованиями технологии его изготовления. Преимуществом змеевика из отрезков штрипса, сформированных в трапециевидный или полукруглый профиль, по сравнению с П-образным профилем, является большая скорость потока тепло/хладоносителя, что позволяет интенсифицировать теплообмен со стороны тепло/хладоносителя к стенке резервуара.
Список использованных источников.
1. ООО «Пищевые Системы» офиц. сайт [Электронный ресурс] - Режим доступа: hhttps://all-emkost.ru/каталог/емкостное-оборудование/резервуары-осв/.
2. SU 1242068 A1, A01J 13/00, 1986 г.