ВАРОЧНЫЙ КОТЕЛ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к устройствам периодического действия для варки целлюлозы, например, при производстве медицинской гигроскопической ваты.
Известен варочный котел периодического действия, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, снабженный системой трубопроводов для подачи и удаления рабочего раствора, механизмом осевого вращения котла и циркуляционным контуром, включающим центробежный насос и теплообменник (П.Н.Егоров, Г.А.Вайнштейн Технология ваты. -М., 1955 г. -С 117.- аналог).
Механизм осевого вращения варочного котла способствует определенной активизации гидродинамики процесса варки целлюлозы. Однако продолжительность процесса практически не сокращается и составляет в среднем 2,5 часа. Это приводит к значительным энергозатратам и высоким концентрациям химических реагентов в варочном растворе и сточных водах.
Наиболее близким по технической сущности с заявляемой полезной модели является варочный котел периодического действия, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, снабженный системой трубопроводов для подачи и удаления рабочего раствора, и циркуляционный контур, включающий центробежный насос и теплообменник (Авторское свидетельство СССР, МПК D21с 7/00, №319658, 1970 г. -прототип).
Данный варочный котел обладает увеличенной емкостью, повышенной надежностью. При этом ему присущи недостатки аналога: длительность процесса варки целлюлозы, значительные энергозатраты и высокие концентрации химических реагентов в варочном растворе и в сточных водах.
Задача, положенная в основу заявляемой полезной модели, заключается в сокращении продолжительности процесса за счет интенсификации массообмена в процессе варки целлюлозы, что приводит к снижению энергозатрат и уменьшению концентрации химических реагентов в варочном растворе и сточных водах.
Поставленная задача решается следующим образом.
Варочный котел периодического действия, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, снабженный системой трубопроводов для подачи и удаления рабочего раствора, и циркуляционный контур, включающий центробежный насос и теплообменник, согласно заявляемого технического решения, дополнительно снабжен пьезоэлектрическими преобразователями встроенными в варочный котел.
В качестве вариантов конструктивного выполнения пьезоэлектрические преобразователи могут быть встроены в цилиндрический корпус котла или в его днище.
Пьезоэлектрические преобразователи, встроенные в цилиндрический корпус или в днище варочного котла, создают колебания ультразвукового диапазона, которые активизируют гидродинамику процесса за счет кавитации, способствуют разрушению диффузионного пограничного слоя в системе целлюлоза - рабочий раствор и дополнительному повышению температуры процесса, вследствие перехода части энергии колебаний в тепловую энергию, что в итоге существенно интенсифицирует массообмен в процессе варки целлюлозы и сокращает его продолжительность.
Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявляемое техническое решение новым.
Заявляемое устройство является промышленно применимым, поскольку может быть реализовано на предприятиях текстильной и легкой промышленности в процессе варки целлюлозы, в частности, при производстве медицинской гигроскопической ваты.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1 и фиг.2, на которых изображен общий вид варочного котла периодического действия с расположением пьезоэлектрических элементов в цилиндрическом корпусе котла и на днище котла, соответственно.
Варочный котел периодического действия, содержит цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, снабженный системой трубопроводов для подачи 4 и удаления 5 рабочего раствора. Циркуляционный контур включает центробежный насос 6 и теплообменник 7. В днище котла 3 или в цилиндрический корпус 1 встроены пьезоэлектрические преобразователи 8.
Работает устройство следующим образом.
Целлюлозное волокно загружается в варочный котел 1 через крышку 2. По трубопроводу 4 в котел подается рабочий раствор. Циркуляция рабочего раствора в котле 1 осуществляется по контуру, включающему центробежный насос 6 и теплообменник 7, в котором рабочий раствор для варки целлюлозы нагревается до заданной температуры. Отработанный рабочий раствор удаляется по трубопроводу 5. Пьезоэлектрические преобразователи 8, встроенные в цилиндрический корпус 1 или днище котла 3, создают ультразвуковые колебания в варочном растворе.
Технологический режим процесса варки соответствует техническим регламентам.
Пьезоэлектрические преобразователи оказывают ультразвуковое интенсифицирующее воздействие на массообмен в процессе варки за счет активизации гидродинамики процесса при кавитации и повышения температуры рабочего раствора. Это приводит к сокращению продолжительности процесса с 2,5 часов до 45 минут и снижению энергозатрат. Дополнительно снижается концентрация химических реагентов в рабочем растворе, в частности, концентрация щелочи снижается в 2,5 раза, что снижает загрязненность сточных вод.
Ультразвуковое интенсифицирующее воздействие может осуществляться как в течение всего процесса варки, так и на его отдельных стадиях.
Выбор места расположения пьезоэлектрических преобразователей 8: на цилиндрическом корпусе 1 (фиг.1) или днище котла 3 (фиг.2), определяется требуемой величиной интенсифицирующего воздействия.
В качестве пьезоэлектрических преобразователей могут быть использованы, например, преобразователи с мощностью 2-2,5 кВт, создающие ультразвуковые колебания с частотой 22-25 кГц и амплитудой колебаний 10-15 мкм.
Таким образом, заявленное устройство позволяет сократить продолжительность процесса варки целлюлозы, например, при производстве медицинской гигроскопической ваты, что существенно снизить затраты электроэнергии, а кроме того решает проблему экологичности процесса, поскольку требуемые качественные показатели готового продукты обеспечиваются при существенном снижении концентрации химических реагентов в рабочем растворе и сточных водах.