Способ концентрирования вязких жидкостей
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ (21) 3732583/13-28 (22) 27.03.84 (46) 30.04.86. Бюп. 16 (72) А.К.Ставаш (53) 633.534 (088.8) (56) Ставаш А.К. и Доманский И.В.
О концентрировании растворов впленочных аппаратах. Сб. Процессы переноса в гетерогенных системах. Черкассы. Дап. ОНИИТЭХим, 1981, N - 14 хп-Д
81, с. 107 — 118.
Будтов В.П. и Консетов В.В.
Тепломассоперенос в полимеризационных процессах. Л.: Химия, 1983, с.233-237.
ÄÄSUÄÄ 1227236 А1 (дд 4 B Ot D 1/00 // С 13 K 1/02 (54) (57) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ
ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ, преимущественно растворов гидролизных сахаров,предусматривающий их нагрев до кипения и последующее упаривание с одно- временным перемешиванием, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества продукта путем предотвращения его локального перегрева, в процессе упаривания определяют вязкость жидкости и скорость ее пере" мешивания уменьшают пропорционально увеличению вязкости жидкости.
11
/ /
Изобретение относится к способам диссипативной термообработки вязких сред (упаривание растворов) и может быть, преимущественно, использовано
Г в гидролизной промышленности для получения концентрированных растворов сахара.
Цель изобретения — повышение качества продукта путем предотвращения его локального перегрева и разложения
Способ осуществляется сл.едуюцим образом.
При упаривании растворов за "чет энергии вязкого трения вязкость жидкостей непрерывно увеличивается. Для того, чтобы воспрепятствовать одновременному увеличению тепловыделения
Е,, которое связано с вязкостью 1п и скоростью сдвига j в жидкости зависимостью Е = p j . По предлагаемому способу измеряют крутящий момент на валу перемешивающего устройства„, который пропорционален 1и j (й -1н j)
Если вязкость жидкости в ходе процесса увеличивается, то при неизменной скорости сдвига увеличивается и М
Информация об увеличении М подаетс †. к средству поддерживающему М на заданном уровне, которое вырабатывает управляющий сигнал и подает его на привод перемешивающего устройства
;(ПУ) . В результате поступления управI ляющего сигнала на привод ПУ скорость его вращения я уменьшится,, что приведет и к уменьшению скорости сцвига в зазоре (j ..jg) таким обра:.îè. чтобы Ч было постоянным. Б peзультa-те работы управляющей системы реализуется отрицательная обратная связь типа т 1/р .А так как Е p j -, то будет уменьшаться и тепловыцеление
E р j 1/pl . Это обеспечит наиболее рациональный теплоподвод к обрабатываемой жидкости„ учитывающий ухудшение условий тепло- массообмена при повьппении вязкости среды, Панболее жесткие режимы будут в начале процесса, затем они закономерно смяг. чаются к завершению процесса термо-обработки. Это полностью исключает воэможность пригорания и термического разложения продукта. В результате будет достигнуто повышение качества продукции, повьппение надежности работы оборудования, так как исключа-ется возможность отложения разложившего=я продукта на стенках аппаратуры
На чертеже представлена схема осуществления способа.
Для проведения способа необходима емкость 1, перемещающее устройство 2 с приводом 3. Перемешивающее устройство (ПУ) снабжено средством
4 для измерения величины крутящего
19 момента на валу и срецством 5 для поддержания заданной величины этого момента. При этом привод 3 и средства ч и 5 объединены в единую управляющую систему. В качестве емкости
15 1 и ПУ могут быть использованы ста— кан и вращающийся в нем с зазором
U".ëêHäð соответственно. Если в камстве привода 3 использовать двигатепь постоянного тока, то средст—
:РЗ вами 4 и 5 может служить злектрическая =хема, поддерживающая величину силы тока в обмотках двигателя в соответствии с его нагрузочной характеристикой так, чтобы величина крутящего момента на валу оставалась постоянной.
Способ поясняется следующими при— маpG 4Kf, П р и и е р 1. Раствор кормового
:1;:) гидролизного сахара из торфа, содержащий сухих веществ 32,77, сахаров
137;, имеющий доброкачественность -?„27 и вязкость ш, 3,5, 10 Па.с, 9 подвергают интенсивному перемешиванию со скоростью сдвига в жидкости
50 10 с . При этом интенсивнос-:ь тепловыделения в начале процесса Е -- ц 1 - = 8 75 ° 10 Вт/мз
О о-О
У таллата испарения воды иэ раствора
6 п1 2,. 25 ° 10 Цж/кг. После одной минуты (60 с) обработки при постоянной скорости сдвига получают раствор с концентрацией сухих веществ 57„37., сахаров 23,?7., доброкачественность -i„0, !, . Доброкачественность уменьшилась,, что говорит о начале термическо.=о разложения сахаров. При увеличении времени перемешивания с целью получения более концентрированных
;О продуктов раствор подвергается сильному тернп. ческому разложению.
П р и .": е р 2. Раствор кормового гидр IsTHçèñão сахара из торфа с теми же„ -.то в примере 1, характеристикаII l
-".> . к, подвергают интенсивному перемепниванию, одновременно измеряя вязкость конвентрируемого раствора.
Скорость сдвигa j изменяют в зависи1227236
Продолжение табл.2
Вязкость
Содер— жание
Скорость
Сдвига
j ° 10,с
Время обработки, t, с раствора
„ 10з
Па,с сухих
1О
3,41
34,3 47, 1
120
4,19
56,2
180
27,9
3,5
32,7
22,6
64,5
240
5, 17
57,8
66,4
3,75
5,57
7,0
46,8
3 1,4
25,0
135
180
8 2
21 4
70 9 20
Та блица 3
Содержа- 50 ние сухих веществ,Х
Скорость сдвига
-f
j -10,с
Вязкость
Время обработки, с раствора
10э
Па- с
2,95
1, 307 50
60
21,6
35,7
2,34
2,85
1,43
45,7
11,3 мости от измерений вязкости р по закону 3 = 1, н,/ ц, где 1, p — те же, что в примере 1. Результаты опыта приведены в табл. 1.
Т а блица 1 5
Параметры раствора в конце обра- ботки, Х:
Содержание сухих веществ 70,9
Содержание сахаров 30,7
Доброкачественность 43,0
Пример 3. Раствор кормового гидролизного сахара из торфа, содержащий сухих веществ 21,6Х сахаров
8,53Х имеющий доброкачественность
51% и вязкость р, 2, 34 10 Па. с, подвергают интенсивному перемешиванию с постоянной скоростью сдвига в растворе 1 = 50 r10 с . Через
80 с обработки получен раствор с со- 35 держанием сухих веществ 41,68Х, сахаров 23,4%, доброкачественность 52Х.
Пример 4. Раствор кормового гидролизного сахара из торфа с теми же, что в примере 3, характеристика- 40 ми, подвергают интенсивному перемешиванию, одновременно измеряя вязкость раствора. Скорость сдвига j изменяют в зависимости от измеренной вязкости по закону j = j fg / р, где г е 45
Ф вЂ” те же что в примере 3. РеУ зультаты опыта приведены в табл.2.
Таблица 2
Параметры раствора в конце обработки, Х:
Содержание сухих веществ 64,5
Содержание сахаров 30 5
Доброкачественность 55,0
Пример 5. Раствор нейтрализата из древесины, содержащий сухих веществ 2,95%, сахаров 2,29Х, имеющий доброкачественность 72,2Х и вязкость 1,307 10 Па с, подвергают интенсивному перемешиванию с постоянной скоростью сдвига в растворе — 50 .10 с . После 200 с обработки получен раствор с концентрацией сухих веществ 34,6%, сахаров 28,8Х, доброкачественность 81Х.
Пример 6. Раствор нейтрализата из древесины с теми же, что в примере 5, характеристиками, подвергают интенсивному перемешиванию одновременно измеряя вязкость р раствора.
Скорость сдвига j изменяют зависимости от измеренной вязкости по закону j = j,p/p, где 1,р — теже, что в примере 5. Результаты приведены в табл.3.
1227236
, — те же, что и примере 7. Результаты опыта приведены в табл. 4.
Т а блица 4
Продолжение табл,3
120
41,9
Время обработки с IQ
Вязкост
180
1,71
38,?2
25,8 раствора
Р, 10з
Па с
240
1,87
34,9
32,2
300
2,05
31,9
38,4
1,57
1,22
360
2,26
43,9
28,9
48,8 11,9
40,1 21,1
35,9 29,3
32,1 36,7
28,9 43,0
1,36
Параметры раствора в конце обра- 160 бот ки, 7.:
-Содержание сухих веществ 43,9
Содержание сахаров 36,5
Доброкачественность 83,0
IT p и м е р 7. Раствор нейтрализата из древесины, содержащий сухих веществ 1,577, сахаров 1,31%, имеющий доброкачественность 71,87 и вяз- р5
-з кость ш, 1,22 10 Па.с, подвергают интенсивному перемешиванию с постоянной скоростью сдвига в растворе
j = 50 10 с . После 200 с обработо ки получен раствор с концентрацией сухих веществ 31,8Х, сахаров 25,37., доброкачественность 79K..
Пример 8. Раствор нейтрализата из древесины с теьж же, что в примере 7, характеристиками, подвер — З гают интенсивному перемешиванию, одновременно измеряя вязкость ш раствора. Скорость сдвига j изменяют в зависимости от измерений вязкости по закону 1 = 1 („/р, где 1,, 1,52
1,70
240
1,90
320
2,11
400
Параметры раствора в конце обработки, Е:
Содержание сухих веществ 43,0
Содержание сахаров 35,2
Доброкачественность 83,0
Таким образом, применение предла— гаемого способа позволяет значительно повысить качество продукта в процессе его концентрирования. Кроме того, в отличие от известного, предлагаемый способ упаривания является устойчивым, легко контролируемым, эффективно регулируемым, принципиально безопасным от термического разложения целевого продукта.
Составитель А.Синицын
Редактор И.Сегляник Техред Л.Олейник Корректор Г,Решетник
Заказ 2239/6 Тираж 663 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д.4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4