ПЛЕНОЧНЫЙ ВЫПАРНОЙ АППАРАТ Российский патент 1996 года по МПК B01D1/22 A23L2/08 

Изобретение относится к оборудованию консервной промышленности и может быть использовано при концентрировании соков и экстрактов растительного сырья.

Известен пленочный выпарной аппарат, содержащий корпус, размещенные в нем ротор в виде полого барабана и перегородку, установленную перпендикулярно к оси ротора, патрубки подачи и отвода теплоносителя, подачи сырья и отвода концентрата.

Недостатками этого аппарата являются низкая производительность из-за неразвитой поверхности теплообмена и экстенсивность последнего из-за ламинарного режима течения пленки продукта.

Задачей изобретения является повышение производительности путем развития поверхности теплообмена и его интенсификация за счет турбулизации течение пленки продукта.

Указанная задача решается тем, что в пленочном выпарном аппарате, содержащем корпус, размещенный в нем ротор в виде полого барабана, патрубки подачи и отвода теплоносителя, подачи сырья и отвода концентрата, перегородку, перпендикулярную к оси ротора, барабан выполнен с перфорацией в виде сопл, патрубки подачи теплоносителя и отвода концентрата размещены в корпусе по разные стороны перегородки, а патрубки подачи сырья и отвода теплоносителя размещены на оси ротора со стороны патрубков подачи теплоносителя и отвода концентрата соответственно, при этом патрубок отвода теплоносителя снабжен соосной с ротором полой пористой цилиндрической насадкой, а в корпусе со стороны патрубка подачи теплоносителя в зоне контакта с ротором размещен перфорированный статор, отверстия перфорации которого выполнены в одинаковых плоскостях с сопловыми отверстиями ротора по соосным окружностями с неравным и некратным окружным шагом.

Это позволяет развить поверхность теплообмена за счет барботирования теплоносителя в пленку сырья и интенсифицировать теплообмен за счет турбулизации течения пленки сырья.

На фиг. 1 изображен пленочный выпарной аппарат, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Пленочный выпарной аппарат содержит корпус 1 с перегородкой 2, перпендикулярной к оси установленного в нем ротора 3, который выполнен в виде полого барабана с перфорацией в виде сопл 4, патрубок 5 подачи теплоносителя и патрубок 6 отвода концентрата, размещенные в корпусе 1 по разные стороны перегородки 2, патрубок 7 подачи сырья и патрубок 8 отвода паров влаги и теплоносителя с соосной с ротором 3 пористой полой цилиндрической насадкой 9, размещенные на оси ротор 3 со стороны патрубков 5 и 6 соответственно, и размещенный в корпусе 1 со стороны патрубка 5 в зоне контакта с ротором 3 перфорированный статор 10, отверстия 11 перфорации которого размещены с сопловыми отверстиями 4 ротора 3 в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом.

Аппарат работает следующим образом.

Сырье, например яблочный сок, попадают через патрубок 7 в полость вращаемого от привода (не показан) ротора 3. В поле центробежных сил сырья распределяется по внутренней повеpхности ротора 3 в виде пленки. Одновременно по патрубку 5 в полость, образованную корпусом 1, перегородкой 2 и статором 10, подают газообразный теплоноситель, например двуокись углерода. При периодическом совпадении отверстий 11 перфорации статора 10 с сопловыми отверстиями 4 ротора 3 теплоноситель барботируется в пленку сырья, ускоряясь в соплах 4. Барботирование газовой фазы в жидкую через сопла 4, периодически перекрываемые статором 10, происходит с турбулентным срывом потока газовой фазы на выходе из сопл 4, особенно интенсивным в момент их перекрытия статором 10. Этот процесс сопровождается возникновением и схлопыванием кавитационных полостей с возникновением ударных волн ультразвуковых частот и локальными скачками температуры до 1500^оС. Далее пузырьки теплоносителя всплывают в пленке сырья под действием архимедовой силы выталкивания при противодействии поля центробежных сил и сил трения, турбулизируя течение пленки сырья. В самих же пузырьках теплоносителя возникают тороидальные потоки и пульсации объема. Такой режим контакта фаз характеризуется уменьшенной по сравнению с другими известными толщиной пограничного ламинарного слоя, увеличенной скоростью обновления поверхности контракта фаз и однократным для каждого пузырька срывом пограничного слоя. В итоге при характерных для описываемого аппарата числах Рейнольдса, равных 100-1000, осредненные по времени числа Нуссельта достигают значений 25-32. Далее пузырьки теплоносителя из пленки сырья совместно с выпаренной при теплообмене влагой выходят в осевую зону ротора 3. В процессе всплытия пузырьков теплоносителя и под действием ультразвуковых колебаний давления происходит диспеpгирование жидкой фазы сырья и его газодинамический вынос в осевую часть ротора 3, где дополнительно происходит удаление из него влаги. Вынесенные в осевую часть ротора 3 капли сырья сепарируются насадкой 9, через которую отработанный теплоноситель и выпаренная влага беспрепятственно проходят в патрубок 8 и выводятся из аппарата. Отсепарированная насадкой жидкая фаза сырья сбрасывается с нее по мере коагуляции обратно в пленку под действием поля центробежных сил. Упаренное сырье в виде концентрата по мере перемещения по ротору 3 проходит над перегородкой 2 и поступает в зону корпуса 1, в которой с внешней стороны ротора 3 отсутствует противодавление газообразного теплоносителя. В результате под действием поля центробежных сил концентрат поступает через перфорацию ротора 3 в полость корпуса 1 и выводится из нее по патрубку 6.

Таким образом, предлагаемый аппарат позволяет увеличить производительность и интенсифицировать теплообмен за счет увеличения поверхности контакта фаз и ускорения процесса ее обновления при турбулентном режиме течения сред.

Использование: в консервной промышленности. Сущность изобретения: аппарат содержит разделенный перегородкой на две части корпус, в одной из которых, снабженной патрубком подачи теплоносителя, установлен перфорированный статор, а в другой смонтирован патрубок отвода концентрата, размещенный в корпусе ротор, выполненный в виде полого барабана с перфорацией в виде сопл, которые размещены с отверстиями перфорации статора в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом, патрубок подачи сырья и патрубок отвода паров влаги и теплоносителя с полой пористой цилиндрической насадкой, расположенные на оси ротора со стороны патрубков подачи теплоносителя и отвода концентрата соответственно. 2 ил.

1. Пленочный выпарной аппарат, содержащий крпус, размещенные в нем ротор в виде полого барабана и перегородку, установленную перпендикулярно оси ротора, патрубки подачи и отвода теплоносителя, подачи сырья и отвода концентрата, при этом патрубки подачи теплоносителя и отвода концентрата размещены в корпусе по разные стороны перегородки, отличающийся тем, что барабан ротора выполнен с перфорацией в виде сопл, патрубки подачи сырья и отвода теплоносителя размещены на оси ротора со стороны патрубков подачи теплоносителя и отвода концентрата соответственно, при этом патрубок отвода теплоносителя снабжен соосной с ротором полой пористой цилиндрической насадкой, а корпус со стороны патрубка подачи теплоносителя в зоне контакта с ротором снабжен перфорированным статором, отверстия перфорации которого выполнены в одинаковых плоскостях с сопловыми отверстиями ротора по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом.