Струйно-инжекционный сатуратор Советский патент 1992 года по МПК B01F5/02 A23L2/00 

Изобретение относится к пищевой, микробиологической и химической промышленности, а более конкретно к массообменным газожидкостным аппаратам, предназначенным для газирования напитков в пищевой, аэрирования культуральных сред в микробиологической и проведения хемосорбционных процессов в химической промышленности.

известный сатуратор содержит корпус, центральные, средние подъемные и периферийные сливные вертикальные трубы, соединенные верхней и нижней грубными решетками и образующие с корпусом верхнюю и нижнюю камеры.

Недостатком данной конструкции является невозможность увеличения производительности сатуратора по газовой фазе при его постоянных конструктивных и гидродинамических характеристиках (т.е диаметре сопла, диаметре труб, длине струи, расходе жидкости и т.п.).

Цель изобретения - увеличение производительности сатуратора по 1азовой фазе.

Поставленная цель достигается тем, что в струйном сатураторе в верхней крышке установлен цилиндрический патрубок, расположенный соосно с периферийной сливной трубой, причем отношение размеров наружного диаметра патрубка к внутреннему диаметру сливной трубы составляет 0,25 - 0,65, а отношение расстояния между верхним срезом сливной трубы и нижним срезом заглубленного в нее патрубка к эквивалентному диаметру кольцевого зазора между сливной трубкой патрубком и составляет 0,2 -4,0.

На фиг 1 представлена конструкция предлагаемого струйно-инжекционного сатуратора с патрубком для дополнительного инжектирования газа; на фиг.2, 3,4- зависимость расхода инжектируемого в аппарат газа от расхода жидкости, проходящей через сопло (зависимости даны для различных отношений dH/dTp и ); на фиг.5 - данные характеризующие влияние отношения tin/dtp на инжектирующую способность

(Л

XJ

со

4 СО

К)

струи жидкости (i Qr/Ож); на фиг.6 - влияние отношения L/бэ на Ог/0ж.

Аппарат содержит корпус 1, центральное 2, средние подъемные 3 и периферий- ные 4 сливные вертикальные трубы, нижнюю 5 и верхнюю 6 трубные решетки, верхнюю 7 и нижнюю 8 емкости, сопла 9, соединительную емкость 10, перегородки 20, насадки 11, патрубки для подачи жидко- сти 12 и выхода готового напитка 13,патрубки для забора газа 14, входа 15 и выхода 16 тепло- или хладоносителя, а также соединительную линию 17. В верхней крышке 18 установлен цилиндрический патрубок 19. Подача сиропа к насадкам 11 осуществляется через патрубок 21.

Струйно-инжекционный сатуратор работает следующим образом.

В сатуратор после продувки рабочим га- зом и удаления воздуха насосом подается предварительно дегазированная жидкость к соплам 9 через патрубок 12.

Струя жидкости, вытекающая из сопла 9, инжектирует газчерез патрубок 14 втрубу 2 и образует в ней нисходящий поток газожидкостной смеси. Из трубы 2 газожидкостная смесь поступает в подъемную трубу 3. затем в верхнюю емкость 7, а оттуда - в кольцевой зазор, образованный внутрен- ним диаметром chp патрубка 19, который установлен в верхней крышке аппарата 18 соосно со сливной трубой 4. Причем должно выполняться условие, необходимое для работы аппарата - dH dpi, а нижний срез патрубка 19 должен находиться ниже верхнего среза сливной трубы 4 на расстоянии

L.

При прохождении кольцевого зазора скорость газожидкостной смеси увеличива- ется и при обтекании среза патрубка жидкость уносит газ. что создает разрежение на нижнем срезе патрубка, обеспечивающее процесс инжек ции газа через патрубок 19 в сливную трубу 4.

Таким образом, в сливных трубах вели- чиваются газосодержание и удельная поверхность контакта фаз, за счет чего обеспечивается увеличение производительности аппарата по газовой фазе.

Исследования, проведенные на модели струйно-инжекционного сатуратра показатели, что расход газа Qr, инжектируемого в аппарат, увеличивается при использовании описанного выше устройства по сравнению с прототипом, от 15 до 90%, в зависимости от расхода жидкости Ож, подаваемой в аппарат через сопло 9 (см. фиг.2 - 4) диаметром d0. Анализ опытных данных,

представленных на фиг.5, позволил рекомендовать для увеличения производительности аппарата по газовой фазе соотношения диаметров патрубка 19 и сливной трубы 4, лежащие в диапазоне dH/dpr 0,25 - 0,65, поскольку именно при этих значениях dhi/dip отношение суммарного количества газа, инжектируемого в аппарат через патрубки 19 и 14 к Ож, превышало отношение количества газа, инжектируемого струей жидкости только через патрубок 14 к этому же расходу жидкости.

Исходя из данных, представленных на фиг.6, следует, что увеличение производительности аппарата по газаовой фазе возможно,при отношении расстояния между нижним срезом заглубленного в нее патрубка 9 и верхним срезом сливной трубы 4 к эквивалентному диаметру da dTp - dH, лежащих в диапазоне 0,2 - 4,0.

Рабочим диапазоном расхода жидкости для аппарата является Ож (25 - 90) м /с, нижний предел которого обусловлен началом устойчивой циркуляции газожидкостной смеси (началом работы аппарата), а верхний - его гидродинамическим сопротивлением.

Из данных, представленных на фиг.2, следует, что количество газа, инжектируемого в аппарат, резко сокращаетя при расположении нижнего среза сопла 19 над верхним срезом сливной трубы 4. Это связано с тем, что с увеличением Ож расчет давление газожидкостной смеси, заполняющей верхнюю емкость 7, создавая сопротивление газу, инжектируемому через патрубок 19.

Аппарат предлагаемой конструкции будет с высокой скоростью при химической обработке жидкостей газами с высокой скоростью реакции. В этом случае газ, вступивший в химическую реакцию с жидкостью при быстрой или мгновенной реакции, может весь прореагировать к моменту выхода жидкости из средней подъемной трубы. В этом случае появляется возможность провести дополнительную обработку жидкости вновь инжектируемым газом, при этом нет необходимости увеличения расхода жидкости с целью увеличения инжектирующей способности струи i. При аэрации культу- ральных српд кислород очень быстро поглощаетсяизгазовойсредымикроорганизмами,особенно, если ведется аэрация высококонцентрированных (по биомассе) сред. В этом случае клетки, по мере движения их по трубам, будут получать дополнительно кислород, а высокоразвитая поверхность контакта фаз будет способствовать отводу растворенных газов из жидкости.

Таким образом, появляется возможность без дополнительных энергозатрат и при неизменных размерах основных конструктивных элементов аппарата, определяющих его инжектирующую способность, значительно увеличить производительность аппарата по газовой фазе.

Формула изобретения Струйно-инжекционный сатуратор по авт.св. Ms 1214180, отличающийс ятем, что, с целью увеличения производительно 0

сти по газовой фазе, в верхней крышке установлен цилиндрический патрубок, расположенный соосно с периферийной сливной трубой, причем отношение размеров наружного диаметра патрубка к внутреннему диаметру сливной трубы составляет 0,25 - 0,65, а отношение расстояния между верхним срезом сливной трубы и нижним срезом заглубленного в нее патрубка к эквивалентному диаметру кольцевого зазора между сливной трубой и патрубком составляет 0,2 -4,0.

использование: изобретение относится к пищевой, химической и микробиологической отраслям промышленности и предназначено для газирования напитков, аэрирования культуральных сред и проведения хемосорбционных процессов. Сущность изобретения: струйно-инжекционный сатуратор содержит корпус, подъемные и сливные вертикальные трубы, верхнюю и нижнюю камеры. В верхней части периферийной сливной трубы сооснос ней установлен цилиндрический патрубок. Причем отношение диаметра патрубка к внутреннему диаметру сливной трубы составляет 0,25-0,65, а отношение расстояния между нижним срезом патрубка и верхним срезом трубы к эвивалентному диаметру кольцевого зазора между сливной трубой и патрубком составляет 0,2-4,0. 6 ил.

Продукт

Фиг i

о

tn СГ it

& -oro

11

-

1 1. II

u a.

о v

OT3T5

f lij O. Ы

т

I

Э

u

5

m

i

Iо

N

-a i

ил

m из

3E

з

и

с: л

I

5 S

CD

r co

sjh

сз

о

о

rn U (X UJ

зг

«о

5

8

zn i

о и э а. I- е

ai

Ll X

я,

s

0 Ьо

о Нг

ч

«

г: «-, о

о о

О

dAP/ Т 8 o г о 9 о s o fr o s o

«02-7

06 -Ј S «- 0 6A W ntslilivu

tKJ DOHfi ttrfHdVWW/53

Об-,Е S «-,S ,J :VЈ«S0 0

:(bJP14) °9fi(J.PU 9dPh VfVJ 30H

э/вм 50/-жЈ) 0

WH ry

KM 8Ј - 5

.WN 0 - V WW0I-

: 61 ty n Sfid-iHj

k fk J 30Hfi nrtHdVWWfi

О «) Ogftdlk U ю эомс j

o

v o

|у «ОИ$

О

О

О

09

Off

ешш

1,0

0

10

f-36,0; 2-,5 ; do - 9 MM; dtpc 2 7мм

°,

L/d

Q -fO 5N3/c : l-36,° 2-5f,;

3-66,5, A 90,0. d0 s Эмм }

& фие. б

Составитель Н.Арцыбашева Редактор И.Ванюшкина Техред М.МоргенталКорректор М.Пожо

Заказ 2239ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

cL tt

мм

Ltd:

7J О

5- o,

MM