Устройство для разрушения пены

Устройство для разрушения пены

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к оборудованию для разделения газожидкостньк сред с пенной структурой и может быть использовано в микробиологической, химической, пищевой и других отраслях промьшшенности. Целью изобретения 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 сепарационную 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 отбортовкой 6. 7 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51) 4 В О! D t9 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4167725/23-26 (22) 25.12.86 (46) 23.05.88. Бюл. № 19 (7 1) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ (72) А.Г.Ветошкин, Н.А.Родкина, С.В.Кан, Н,И.Кожокина, А.Ш.Гутман, В.А.Еремин, Б.A.Ëèòìàíñ, Е.Л.Листов, Ш.Х.Белялетдинов и Ю.П.Боярчук (53) 66.066,8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1175959, кл. В 01 D 19/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ПЕНЫ (57) Изобретение относится к оборудованию для разделения газожидкостных сред с пенной структурой и может быть использовано в микробиологической, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение эффективности процесса разрушения пены при снижении металлоемкости устройства. 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 сепарационную камеру. При этом над горизонтальной конической перегородкой 8 расположен патрубок 13 для подачи жидкости. Рабочее сечение насадка 3 снабжено V-образными вставками 1 t, равномерно расположенными по окружности. На конической отбойной тарелЖ ке 4, размещенной малым основанием вверх и соединенной с патрубком 9 отвода газа, выполнены прорези 5 с отбортовкой 6, 7 ил.

1397059

Изобретение относится к микробиологии, а именно к оборудованию для разрушения газожидкостных сред с пенной структурой, и может быть использовано также в технологических процессах и аппаратах пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение эффектчвности процесса разрушения пены за счет устранения возможности повторного вспенивания и снижение металлоемкости.

На фиг. 1 изображено устройство для разрушения пены; на фиг. 2 — раз-1g рез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез

Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — расположе" ние вставок в сечении насадок; на фиг. 5 — разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 — разрез Г-Г на фиг. 4; на 2р 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 сепарационной камерой с образованием зазора 7 установлена коническая 30 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 ка- меры 2 равномерно расположены вставки 11 7-образной формы, В нижней части устройства расположены патрубки для подвода пены 12 и отвода жид- @> кости 13 с гидрозатвором, а над конической перегородкой расположен патрубок 14 для подвода жидкости.

Устройство работает следующим 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 пенный поток попадает в кольцевой зазор 7 и совершает повоо рот на 90, при этом скорость его резiso 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 сепарационной камерой 2. В верхней части этой зоны скорость движения пенной фазы снижается по сравнению со скоростью в сечении зазора 7 вследствие увеличения сечения. По мере движения пены по сужающемуся каналу скорость потока увеличивается и достигает максимального значения порядка 50-70 м/с непосредственно в кольцевом рабочем сечении насадка. При этом происходит резкое падение давления в пузырьках пены, которые деформируются как "-a счет градиента дав- . ления, так и вследствие возникающих касательных напряжений при трении о поверхности насадка 3 и сепарационной камеры 2, а также о соседние наклонные поверхности вставок 11, которые крепятся, например, при помощи сварки 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 стекает вниз в виде пленки.

При дальнейшем движении разделенных потоков в расширяющейся части кольцевой щели насадка 3 происходит частичное восстановление статического давления газа. Жидкая пленка стекает в кольцевой зазор, образованный отбойной тарелкой 4 и внутренней поверхностью сенарационной 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 сепарациснную камеру и, стекая по внешней поверх59

4 вставок V-образной формы значительно интенсифицирует процесс разрушения пены за счет увеличения поверхности трения пены с ограничивающими и направляющими 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, для которого предназначается устройство. Так, например, при расходе газовой составляющей пены, равном 2400 нмз /ч, и ширине кольцевого сечения насадка

0,015 м оптимальным диаметром с конструктивной точки зрения является

1,0 м. В этом случае достижение необходимой скорости потока 50 м/с обеспечивается установкой 24 вставок с размером B=0,095 м (см. фиг.5).

Кроме того, установка вставок в некоторых 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.

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

13970 ности патрубка 9 и частично по внутренней поверхности насадка 3, попадает на наклонную поверхность отбойной тарелки 4. При возможном проско5 ке 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 контакте с газом за счет резкого снижения 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 2б наименьшего сопротивления, а жидкость стекает к периферии тарелки 4.

Отбортовка 6 препятствует контакту фаз непосредственно в сечении прорезей 5, а также снижает унос жидкости 30 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. 35

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 4р жидкости вследствие инерционного эффекта, 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

5 139 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 газовым потоком в виде капель.

Соединение отбойной тарелки с патрубком для отвода газа и размещение ее малым. основанием вверх конструктивно обеспечивает устранение возможности повторного вспенивания за счет того,. что жидкостный 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 направляющих экранов значительно снижает ее металлоемкость в сравнении с известным устройством.

7059

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для разрушения пены, включающее цилиндрический корпус, сепарационную камеру с расположенными

5 внутри нее насадком и коническои отбойной тарелкой, патрубки подвода и отвода пены, газа и жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я 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 располо2р женными в рабочем сечении насадка, патрубком для подвода жидкости, размещенным над конической перегородкой, при этом коническая отбойная тарелка расположена малым основанием вверх, 25 соединена с патрубком для отвода газа и выполнена с перфорацией с отбор-. товкой.

1397059 б-Б

Фиа 3

В-g

Фиа 7

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель О.. Калякина

Редактор А.Мотыль Техред М.Дидык Корректор Г.Решетник

Заказ 2545/5 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открь рий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

/ р