Устройство для разрушения пены Советский патент 1988 года по МПК B01D19/02 

со

;О

s4

о сд

со

1

Изобретение относится к микробиологии, а именно к оборудованию для разрушения газожидкостных сред с панной структурой, и может быть исполь- зовано также в технологических процессах и аппаратах пищевой, химической и других отраслях промышленности

Цель изобретения - повышение эффективности процесса разрушения пены за счет устранения возможности повторного вспенивания и снижение металлоемкости. . ,

На фиг. 1 изображено устройство

13

с

ю 70592

к о возрастает (примерно в 15 раз) за счет уменьшения проходного сечения. Под действием кинетической энергии газового потока и резкого изменения направления движения газожидкостной смеси происходит частичное разрушение пены.

После прохождения зазора 7 пена попадает в сужающую зону, образованную внешней поверхностью насадка 3 и внутренней поверхностью сепарацион- ной камерой 2, 3 верхней части этой зоны скорость движения пенной фазы снижается по сравнению со скоростью

Изобретение относится к оборудованию для разделения газожидкостньк сред с пенной структурой и может быть использовано в микробиологической, химической, пищевой и других отраслях промьшшенности. Целью изобрете- ния является повышение эффективности процесса разрушения пены при снижении металлоемкости устройств.а. Над сепарационной камерой 2 горизонтально с зазором 7 установлена коническая перегородка 8, которая образует с патрубком 9 отвода газа кольцевую щель 10 для.подачи жидкости в сепара- ционную камеру. При этом над горизонтальной конической перегородкой 8 расположен патрубок 13 для подачи жидкости. Рабочее сечение насадка 3 снабжено V-образными вставками 11, равномерно расположенными по окружности. На конической отбойной тарелке 4, размещенной малым основанием вверх и соединенной с патрубком 9 отвода газа, выполнены прорези 5 с от- бортовкой 6. 7 ил. с (Л

дпя разрушения пены; на фиг. 2 - раз-}5 в сечении зазора 7 вследствие увели35

рез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - расположение вставок в сечении насадок; на фиг. -5 - разрез В-В на фиг. 4; ; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 4; на 20 фиг. 7 - разрез Д-Д на фиг. 3.

Устройство для разрушения пены включает цилиндрический корпус 1 с установленной соосно внутри него сепарационной камерой 2, снабженной 25 насадком 3 и отбойной тарелкой 4, поверхность которой перфорирована прорезями 5 с отбортовкой 6. Над се- парацИонной камерой с образованием зазора 7 установлена коническая ЗО перегородка 8. В верхней части устройства расположен патрубок 9 для отвода газа, который образует с конической перегородкой кольцевую щель 10. В зазоре между насадком 3 и внутренней поверхностью сепарационной камеры 2 равномерно расположены вставки 11 V-образной формы. В нижней части устройства расположены патрубки для подвода пены 12 и отвода жидкости 13 с гидрозатвором, а над конической перегородкой расположен патрубок 14 для подвода жидкости.

Устройство работает следуюшд1м образом.45

Образовавшаяся в аппарате (не показан) газожидкостная смесь через патрубок 12 поступает в кольцевое пространство, образованное корпусом 1 и сепарационной камерой 2. Восходящее движение пены по данному пространству обеспечивается газовым потоком, проходящим через аппарат и необходимым для проведения технологического процесса. На данном участке происходит первичное обезвоживание пены. Далее пенньй поток попадает в кольцевой зазор 7 и совершает пово- рот на 90°, при этом скорость его рез

40

50

55

5

0

5 О

5

0

0

5

чения сечения.По мере движения пены по сужающемуся каналу скорость потока увеличивается и достигает максимального значения порядка 50-70 м/с непосредст- ; венно в кольцевом рабочем сечении насадка. При этом происходит резкое падение давления в пузырьках пены,которые де- - формируются как за счет градиента дав- . ления,так и вследствие возникающих-ка- сательных напряжений при трении о поверхности насадка 3 и сепарационной камеры 2, а также о соседние наклонные поверхности вставок 11, которые крепятся, например, при помощи свар ки к внутренней поверхности сепарационной камеры 2 и внешней поверхности насадка 3, что приводит к разрыву пленок между пузырьками и разрушению пены.

Отделенная жидкость оттесняется потоком газа к стенке камеры 2, по которой стелсает вниз в виде пленки. При дальнейшем движении разделенных потоков в расширяющейся части кольцевой щели насадка 3 происходит частичное восстановление статического давления газа. Мидка я пленка стекает в кольцевой зазор, образованный отбойной тарелкой 4 и внутренней поверхностью сепарационной камеры 2.

Надежность работы устройства, а именно предотвращение повторного вспенивания, обеспечивается подачей жидкости в устройство посредством патрубка 14 и далее в полость сепарационной камеры 2 через кольцевую щель 10, образованную патрубком 9 для отвода газа и конической перегородкой 8, а также наличием на отбойной тарелке 4 прорезей 5 с отбортовкой 6. Жидкость, подводимая к устройству по патрубку 14, пройдя кольцевую щель 10, попадает в сепарационную камеру и, стекая по виеи;ней поверх

ности патрубка 9 и частично по внутренней поверхности насадка 3, попадает на наклонную поверхность отбойной тарелки 4. При возможном проскоке некоторого объема неразрушенной пены она, контактируя с жидкостью на наклонной поверхности отбойной тарелки 4, увлажняется, структура ее становится менее устойчивой, что и приводит к ее полному разрушению.

Кроме того, добавление жидкости (воды) к жидкостному потоку, образовавшемуся при разрушении пены в рабочем сечении насадка 3, приводит к снижению его вспениваемости при кон- та.кте с газом за счет резкого снижен концентрации в нем микроорганизмов. Снижению возможности вспенивания спо собствует также полное устранение контакта газа и жидкости на поверхности отбойной тарелки 4 за счет наличия на ее поверхности прорезей 5 с отбортовой 6, Газ проходит через сечение прорезей по принципу наименьшего сопротивления, а жидкость стекает к периферии тарелки 4. Отбортовка 6 препятствует контакту фаз непосредственно в сечении прорезей 5, а также снижает унос жидкости из устройства в виде капель. Далее жидкость, собирающаяся на отбойной тарелке 4, стекает с нее через щель, образованную тарелкой 4 и внутренней поверхностью сепарационной камеры 2. Поток газа, пройдя отбойную тарелку 4, попадает в полость сепарационной камеры 2, меняет направление движения и выходит из устройства через патрубок 9. Взвешенные в газе капли жидкости вследствие инерционного зф- фекта, возникающего при повороте потока, осаждаются в нижней части камеры 2 и, соединяясь с основным потоком жидкости, выводятся из аппарата через патрубок 13, который для предотвращения попадания газа в полость камеры 2 оборудован гидрозатвором.

Размещение конической перегородки над сепарационной камерой с зазором, образующей с патрубком отвода газа кольцевую щель, интенсифицирует процесс разрушения пены также за счет создания градиента скорости и давления пенного потока при его движении к рабочему сечению насадка.

Наличие в сечении насадка равномерно расположенных по окружности

0

5

5

о

0

5

0

5

0

5

вставок V-образной формы значительно интенсифицирует процесс разрушения пены за счет увеличения поверхности трения пены с ограничивающими и на- правляющими поверхностями в рабочем кольцевом сечении насадка.

Кроме этого, наличие вставок позволяет оптимизировать конструкцию устройства на стадии его проектирования, так как при определенном расходе газовой составляющей пены возможно достижение требуемой скорости в сечении насадка при различных его диаметрах. Выбор оптимального диаметра рабочего сечения насадка, а вместе с ним и устройства в целом зависит от габаритов аппарата, дпя которого предназначается устройство. Так, например, при расходе газовой составляющей пены, равном 2400 , и ширине кольцевого сечения насадка 0,015 м оптимальным диаметром с конструктивной точки зрения является 1,0 м. В этом случае достижение не- .обходимой скорости потока 50 м/с обеспечивается установкой 24 вставок с размером ,095 м (см. фиг.5). Кроме того, установка вставок в неко- торьк случаях позволяет выбрать оптимальную скорость пенного потока в кольцевом сечении, образованном корпусом устройства и сепарационной камерой.

Подача в полость сепарационной камеры жидкости, например технологической воды, необходимой в процессе выращивания микроорганизмов, повышает интенсивность процесса разрушения пены, предотвращая возможность повторного вспенивания за счет резкого снижения концентрации микроорганизмов в жидкостном потоке, образовавшемся после разрушения пены, а также позволяет совместить процесс разрушения пены, с процессом мокрой очистки отходящих газов, что исключает необходимость использования для этой цели дополнительного оборудования. I

Перфорация с отбортовкой, выполненная на отбойной тарелке, позволяет достичь максимального разделения потоков жидкости и газа, образовав- шихся после разрушения пены за счет того, что газ будет проходить через прорези в тарелке по пути наименьше- го сопротивления, а жидкость стекает по ней к периферии. Отбортовка в этом случае препятствует контакту

фаз в зоне прорезей и помимо содействия эффекту разделения фаз, а вследствие этого и устранению возможности повторного вспенивания, значительно снижает количество жидкости, уносимой из устройства с газовЬтм потоком в виде капель.

Соединение отбойной тареллси с патрубком дпя отвода газа и размещение ее малым основанием вверх конструктивно обеспечивает устранение возможности повторного вспенивания за счет того, что жидкостньм поток, не скапливаясь на поверхности отбойной тарелки, свободно стекает с ее наклонной поверхности в виде тонкой пленки, не образуя застойных зон, в которых при контакте с потоком газа возможно повторное вспенивание.

Устранение из конструкции устройства перфорированной обечайки и на- пра1вляк)щих экранов значительно снижает ее металлоемкость в сравнении с известным устройством.

Формула изобретения

Устройство для разрушения пены, включающее цилиндрический корпус, сепарационную камеру с расположенными внутри нее насадком и конической отбойной тарелкой, патрубки подвода и отвода пены, газа и жидкости, о Т - личающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса

разрушения пены за счет устранения повторного вспенивания и снижения металлоемкости, оно снабжено конической перегородкой, размещенной над сепарационной камерой с зазором и образующей с патрубком для отвода газа кольцевую щель для подачи жидкости в сепарационную камеру, вставками V-образной формы, равномерно расположенными в рабочем сечении насадка, патрубком для подвода жидкости, размещенным над конической перегородкой, при этом коническая отбойная тарелка расположена малым основанием вверх,

соединена с патрубком для отвода газа и выполнена с перфорацией с от бор- товкой.

Фиг.2

5-5

В-В

Фил. 5

Фи8.6

А2А.