Сорокопуд А.Ф. Изучение устройства и работы роторного распылительного испарителя - файл n1.doc

Сорокопуд А.Ф. Изучение устройства и работы роторного распылительного испарителя
скачать (9918.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc9919kb.21.10.2012 12:46скачать

n1.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Кафедра " Машины и аппараты пищевых производств"

Технологическое оборудование отрасли

Методические указания по выполнению лабораторной и практической работы

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ РОТОРНОГО

РАСПЫЛИТЕЛЬНОГО ИСПАРИТЕЛЯ Для студентов специальностей:

170600 " Машины и аппараты пищевых производств" 271300 "Пищевая инженерия малых предриятий" 270800 "Технология консервов и пищеконцентратов" 270500 "Технология бродильных производств и ви­ноделия"

Разработал: д. т. н., проф. Сорокопуд А. Ф.

Рассмотрены и утверждены на заседании

кафедры

" " 2003 г.

протокол №

Рекомендованы к печати методической
комиссией механического факультета
Протокол №

Кемерово 2003 г.


ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Аппараты для упаривания жидких пищевых продуктов под вакуумом 3 1. 1. Классификация и основные характеристики вакуумных испарителей 4

1. 2. Трубчатые испарители. 5

1. 3. Испарители с падающей пленкой 7

1. 4. Пленочный секционный испаритель 8

1. 5. Пленочный испаритель с внутренним циркуляционным контуром 9

1. 6. Пленочные аппараты с восходящей пленкой 11

1. 7. Роторно - пленочные испарители 12
1. 7.1. Роторно - пленочные испарители с жестко закрепленными

лопастями 13

1. 7. 2. Испарители с шарнирно- закрепленными лопастями 16

1. 8. Роторный пленочно - струйный испаритель 17

1. 9. Роторный распылительный испаритель 18

2. Схема опытно - промышленной установки по концентрированию жидких
пищевых продуктов 20

2. 1. Описание схемы и характеристика оборудования 21

2.2. Порядок работы на установке 25

2.3. Правила эксплуатации и техническое обслуживание 26

3. Методика испытаний и обработка результатов 27
3. 1. Методика проведения испытаний 28
3.2. Обработка результатов 28

Контрольные вопросы 31

Литература 32

Приложения 33

ВВЕДЕНИЕ

Большинство жидких систем, применяемых в пищевой промышленности в качестве сырья полуфабрикатов и готовой продукции, содержат биологически активные вещества и витамины. Поэтому при решении вопросов концентриро­вания таких жидких систем (соки, морсы, экстракты, молоко, молочная сыво­ротка и т. п.) необходимо обеспечивать сохранность биологически активных веществ и витаминов, которые разлагаются при воздействии высоких темпера­тур (термолабильны). Существуют различные способы концентрирования жид­ких пищевых продуктов, однако, наиболее часто используются упаривание и разделение с использованием полупроницаемых перегородок- мембран. В на­стоящее время наиболее распространенным и экономически выгодным спосо­бом концентрирования большинства жидких пищевых продуктов является упа­ривание под вакуумом. Именно наличие термолабильных веществ предопреде­ляет невысокие температуры и непродолжительное время контакта продукта с теплообменной поверхностью. Это обеспечивается при проведении процесса упаривания под вакуумом. Кроме того, создание вакуума позволяет с меньши­ми энергозатратами увеличить движущую силу процесса упаривания.

Для упаривания жидких пищевых систем в пищевой промышленности широкое распространение получили пленочные и роторно -пленочные вакуум­ные выпарные аппараты. Несмотря на ряд преимуществ тех и других аппаратов они недостаточно интенсивно осуществляют процессы тепло - и массобмена.

Интенсификация процессов упаривания за счет создания турбулизиро-ванных пленочных потоков по обогреваемой поверхности является перспек­тивным направлением совершенствования выпарных аппаратов.

Роторные распылительные испарители (РРИ) в отличии от распростра­ненных аппаратов (трубчатых и роторно-пленочных) характеризуются значи­тельно большей интенсивностью процессов тепло - и массобмена. Формирова­ние поверхности контакта фаз в РРИ осуществляется при многократной цирку­ляции и диспергировании раствора в поле действия центробежных сил. Достиг­нутая таким путем дополнительная турбулизация пленки жидкости на поверх­ности теплообмена позволяет интенсифицировать процесс теплообмена. РРИ обладают достаточно низким гидравлическим сопротивлением при высокой плотности орошения.

Цель работы - изучение основных конструкций_аппаратов для упаривания жидких пищевых продуктов, а также устройства и работы роторного распыли­тельного испарителя.

1. Аппараты для упаривания жидких пищевых продуктов под вакуумом.

Как уже отмечалось выше, для упаривания жидки;^ пищевых продуктов используются пленочные испарители, роторно -пленочные аппараты и ротор­ные распылительные испарители. Наиболее типичные конструкции этих аппа­ратов рассмотрены ниже.

1.1. Классификация и основные характеристики вакуумных испарителей.

Испарители, применяемые в выпарных установках состоят из теплооб­менников, обычно называемых кипятильниками, и сепараторов. В кипятильни­ках к раствору, подвергаемому обработке, подводится теплота, за счет которой происходит парообразование, а в сепараторах разделяется образующаяся при кипении раствора парожидкостная смесь. Производительность испарителей оп­ределяется количеством теплоты, передаваемой от теплоносителя к раствору. Как известно, при заданной поверхности теплообмена количество передавае­мой теплоты пропорционально разности температур теплоносителя и раствора, которая изменяется по высоте вследствие изменения давления и состава рас­твора. Коэффициент пропорциональности - коэффициент теплопередачи - зави­сит от гидродинамической обстановки, также изменяющейся по высоте кипя­тильника, что связано с изменением давления и относительного содержания па­ра и жидкости по его высоте. Это обстоятельство является общим для всех ис­парителей, независимо от рабочего давления.

Принципиальное отличие условий работы вакуумных испарителей от ус­ловий работы аппаратов, работающих под атмосферным и более высоких дав­лениях, заключается в значительно большем относительном влиянии гидроста­тического давления и перепада давления, обусловленного гидродинамическими факторами, на происходящие в этих аппаратах процессах.

Чем ниже давление в сепарационном пространстве испарителя, тем силь­нее влияют на температуру кипения раствора гидростатическое давление и гид­родинамические факторы. Вследствие этого в аппаратах, работающих при за­полнении их раствором, кипение последнего оказывается возможным лишь в верхней зоне кипятильника. Размер этой зоны уменьшается с понижением дав­ления в сепарационном пространстве аппарата. Помимо влияния на условия те­плообмена между теплоносителем и раствором это обстоятельство оказывает еще существенное влияние на условия циркуляции раствора в аппарате, по­скольку движущая сила циркуляции обуславливается различием плотностей жидкости и образующейся при ее кипении парожидкостной смеси. Поэтому ор­ганизация интенсивной естественной циркуляции раствора в испарителях с по­ниженным давлением усложняется. Кроме низкого гидравлического сопротив­ления, это является одним из основных требований к конструкциям вакуумных испарителей.

Основными конструкциями вакуумных испарителей являются трубчатые испарители с естественной или принудительной циркуляцией и пленочные ис­парители.

Пленочные испарители по способу обеспечения пленочного течения жидкости можно разделить на аппараты с естественным пленочным течением и аппараты с механическими устройствами для образования пленки. Аппараты последнего типа называют роторными испарителями, которые по способу обра­зования пленки на обогреваемой поверхности подразделяют на роторно-пленочные, роторно-пленочные струйные и роторные распылительные.


1. 2. Трубчатые испарители.

Эти аппараты получили широкое распространение в выпарных установ­ках в пищевой и смежных отраслях промышленности. Основной их частью яв­ляется трубчатый теплообменник, выполняющий функции кипятильника. Вы­парные установки с трубчатыми кипятильниками применяются как с естест­венной, так и с принудительной циркуляцией раствора. В обоих случаях труб­чатый кипятильник соединяется с сепаратором таким образом, чтобы образо­вался замкнутый циркуляционный контур, (рис. 1). В аппаратах с естествен-



ной циркуляцией движение раствора обу­славливается различием плотностей жидко­сти в опускной части циркуляционного кон­тура и парожидкостной смеси в подъемной его части. В аппаратах с принудительной циркуляцией для обеспечения движения жидкости внизу на входе в кипятильник ус­танавливается циркуляционный насос.

Для процессов выпаривания под вакуумом наибольшее распространение получили ап­параты с естественной циркуляцией раство­ра, главным образом из-за относительной сложности герметичных насосов, которые могут работать под вакуумом. По конструк­тивному оформлению аппараты с трубчаты­ми кипятильниками и естественной цирку­ляцией раствора делятся на аппараты с вы­носными кипятильниками (рис. 1), с встро­енными кипятильниками (рис. 2 -а) и с вы­носной циркуляционной трубой (рис. 2 -б).



В аппаратах со встроенным кипятильником циркуляционная труба располагает

ся по его оси. Поскольку она обогревается, в циркуляционной трубе происходит парообра­зование и в ней образуется парожидкостная смесь, плотность которой меньше плотности жидкости. В результате уменьшается движу­щая сила и, соответственно, скорость циркуля­ции. В аппаратах с выносной циркуляционной трубой несимметричное ее расположение яв­ляется источником неравноценности труб ки­пятильника в гидродинамическом отношении. По этой причине наибольшее распространение в выпарных установках, работающих под ва­куумом, получили испарители с выносным ки­пятильником.

Несмотря на различие конструкций рассмот­ренных аппаратов, которые оказывают сущест-

венное влияние на ход и результаты осуществляемых в них процессов, принци­пы их расчета одинаковы.

Пленочные испарители -аппараты, в которых обрабатываемый раствор распределяется по поверхности теплообмена в виде пленки. За счет этого ис­ключается гидростатическое давление и связанное с ним уменьшение разности температур за счет повышения температуры кипения раствора.

Пленочные испарители различаются по способу создания пленки, а такие по направлению движения паровой и жидкой фаз. Испарители с естественным пленочным течением делятся на аппараты со стекающей и восходящей плен­кой. Аппараты со стекающей пленкой, в свою очередь, делятся на прямоточные и противоточные, в зависимости от направления относительного движения пар и жидкости. Аппараты с восходящей пленкой работают при прямоточном (сни­зу вверх) движении пара и жидкости.

Обеспечение пленочного течения требует применения специальных уст­ройств для равномерного распределения стекающей пленки по поверхности нагрева, что усложняет конструкцию испарителя. Создание восходящего пленоч­ного течения обуславливает необходимость применения аппаратов с длинным! трубами и создания определенных гидродинамических условий. Поэтому пле­ночные испарители применяют в тех случаях, когда использование обычных трубчатых испарителей оказывается невозможным или нецелесообразным. Критерием при выборе того или иного испарителя являются теплотехнические характеристики и технологические параметры. Теплотехнические характери­стики оцениваются по интенсивности теплообмена, которая у трубчатых испа­рителей с естественной циркуляцией раствора уменьшается с понижением дав­ления в аппарате. Основным технологическим параметром является термиче­ская стабильность компонентов раствора, подвергаемого обработке. Поскольку объем раствора в пленочных аппаратах существенно меньше, чем в обычных трубчатых, они предпочтительнее при обработке растворов с термочувстви­тельными (термолабильными) веществами. Оценка допустимого времени пре­бывания раствора в аппарате должна производиться-с учетом физико-химических свойств раствора и требований к качеству получаемой продукции.

Обеспечение естественного пленочного течения возможно при удельных расходах жидкости, превышающих минимальную величину, соответствующую гидродинамической устойчивости пленки. При меньших удельных расходах пленочное течение нарушается.

Для распределения испаряемой жидкости в малом количестве в виде пленки используют внутренние и внешние циркуляционные контуры, а также роторные аппараты различных типов. Роторные аппараты имеют вертикальны] цилиндрический корпус с обогреваемой паром или водой рубашкой, внутри вращается ротор различной конструкции, который и распределяет пленку тем или иным способом по обогреваемой поверхности.

Роторно-пленочные аппараты (РПА) достаточно широко распространен! в различных отраслях пищевой, а также в химической, химико-фармацевтиче­ской и других отраслях промышленности. РПА практически не создает гидравлического сопротивления при движении в нем пара, что весьма существенно

при низких давлениях. Однако РПА характеризуются сложностью конструкции высокими удельными энергозатратами. Их недостатком также является не­благоприятное соотношение теплообменной поверхности и объема аппарата, увеличение производительности за счет увеличения диаметра аппарата поэто­му неоправданно. Кроме того, с увеличением диаметра возрастает сложность изготовления. Поэтому РПА целесообразно использовать в тех случаях, когда по тем или иным причинам невозможно применение испарителей с естественным пленочным течением.

Имея существенные преимущества перед трубчатыми и пленочными ис­парителями, РПА, тем не менее, не отличаются высокой эффективностью про­ведения процессов тепло - и массообмена. С целью повышения эффективности процессов теплообмена в пленке ее турбулизируют ударяющимися струями, используя для этого роторно-пленочные струйные испарители (РПСИ).

1. 3. Испарители с падающей пленкой

Пленочные испарители с падающей пленкой (рис. 3) выполняются в вид< теплообменников, которые состоят из вертикального пучка труб 1, закреплен­ных в трубных решетках 2. Для подачи обрабатываемой жидкости в виде пленки на внутренней поверхности труб имеются распределительные устройства 3. В межтрубное пространство испарителя подается теплоноситель.




У прямоточного испарителе (рис. 3-а) жидкость и вто­ричный пар движутся свер­ху вниз через пучок труб и поступают в сепаратор (рис З-б). У противоточного ис­парителя (рис. 3- в) вторич­ный пар движется навстречу стекающей пленке жидко­сти (рис. 3-г). Наибольшую трудность при конструиро­вании пленочных испарите­лей с падающей пленкой представляет обеспечение равномерного распределе-

ния упариваемого раствора, как между отдельными трубами, так и по перимет­ру каждой трубы.

Жидкость должна подаваться к стенкам труб так и в таком количестве, чтобы она вся текла по их внутренней поверхности в виде пленки.

Распределение жидкости по отдельным трубам осуществляется с помо­щью устройств трех типов: а) листовых распределителей (рис. 4 -а); б) уст­ройств с прорезями в трубах (рис. 4 -б); в) с помощью различных насадок (рис. 4-в).


Выбор конструкции и разме­ров распределительных уст­ройств определяется главным образом плотностью ороше­ния. Основные конструкции представлены на рис. 5 . В распределителе, изображен­ном на рис. 5 -а концы испа­рительных трубок выступают на 25мм над верхней трубной

доской и снабжаются тремя -четырьмя скошенными прорезями глубиной около 20 мм. Закраины прорезей отгибаются таким образом, чтобы обеспечить тан­генциальный ввод жидкости в трубки. Возникающая при этом центробежная сила способствует полному смачиванию внутренней поверхности стенок тру­бок. Распределители этого типа используются в аппаратах фирм " Циммер" и 5М5 (Германия).

Более простыми являются распределители в виде прямоугольных проре­зей (рис. 5 -б). Каждая трубка имеет 3... 6 прорезей шириной 2... 5 и глубиной до 15 мм -рис. 5 -б. Расход жидкости через прорезь рассчитывается как для обычного водослива.

Устойчивую работу испарителя при плотностях орошения 0,25.. .0,4 м3/(м*ч) обеспечивают распределители в виде вкладышей (рис. 5 -в) или спе­циальные закручивающие насадки, длиной 0,1 м (рис. 5 -г). При этом можно получить высокую конечную концентрацию выпариваемого продукта за один проход.



В пленочных испари­телях, предназначенных для упаривания раствора с вяз­костью 0,035... 0,3 кг/(м*с) . при удельном орошении 20... 50 кг/(м*ч) использует­ся распределительное уст­ройство (рис. 5 -д).

1. 4. Пленочный секционный испаритель

В длиннотрубных пленочных испарителях, используемых при удалении из смеси значительного количества легколетучего компонента, существенно изменяются по мере стекания жидкостной пленки физико-механические свой-




ства упариваемой жидкости, гидродинамика пленочного течения, температурный напор и характер преобразования (от пузырькового кипения до испарения с поверхности пленки). Вследствии этого интенсивность тепло - и массо-обмена значительно изменяется по длине аппарата, дости­гая максимума лишь на небольшой части всей длины ап­парата.

Поэтому для проведения процесса концентрирования термолабильных продуктов, когда выделяется значитель­ное количество легколетучих примесей, целесообразно применять пленочные трубчатые испарители, выполнен­ные в виде секций небольшой длины с уменьшающимся числом труб в каждой нижележащей секции (рис. 6).

Аппарат состоит из нескольких секций, каждая из кото­рых содержит кожух 1, трубную доску 2, испарительные трубы 3, имеющие в верхней кромке прорези 4 для рас­пределения жидкости в виде пленки по внутренней по­верхности этих труб, в пароотводные трубы 5, располо­женные по оси аппарата, причем верхние торцы пароот­водных труб 5 находятся выше уровня жидкости, находя­щейся на трубных досках. Между секциями расположен

каплеотбойник 6, наличие которого исключает попадание капель жидкости в нижнюю часть аппарата.

При работе аппарата исходная смесь поступает через штуцер А на труб­ную доску и затем распределяется по внутренней поверхности испарительных труб. Здесь жидкость, стекая в виде пленки, закипает. Образующийся при этом пар направляется вверх и удаляется через штуцер В, а упаренный раствор сте­кает вниз и попадает на испарительные трубы нижележащей секции. Пар, обра­зующийся в нижележащих секциях, направляется по пароотводным трубам вышележащих секций и удаляется через штуцер В. Сконцентрированная жид­кость удаляется через штуцер С.

Температура теплоносителя в каждой секции различна и выбирается та­ким образом, чтобы интенсивность тепло - и массообмена во всех секциях ап­парата была максимальной.

1.5. Пленочный испаритель с внутренним циркуляционным контуром.

Для обеспечения необходимой плотности орошения пленочных испари­телей обычно применяют схемы с внешним циркуляционным контуром, цирку­ляция жидкости, в которых осуществляется с помощью центробежных насосов.

При работе в условиях пониженного давления с целью устранения кави-тационного режима работы насосов они устанавливаются значительно ниже испарителей, что усложняет условия монтажа и приводит к существенному увеличению объема жидкости в системе, а следовательно, к возрастанию вре­мени ее пребывания при высокой температуре.

Пленочный испаритель с внутренним циркуляционным контуром, обла­дая всеми преимуществами трубчатых пленочных аппаратов, позволяет обес­печить необходимые плотности орошения в широком диапазоне нагрузок по упариваемому раствору (рис. 7).

Пленочный испаритель с внутренним циркуляционным контуром пред -



ставляет собой кожухотрубный теплообменник 1, в центральной части, которого установлен вращающийся транспортирующий цилиндр 2 с заборным (насосным) устройством 3, содержа­щем заборные лопатки (спирали и т. п.) 4, укре­пленной на внутренней поверхности втулки 5. На внутренней поверхности транспортирующе­го цилиндра вдоль его образующих укреплены перегородки 10, предотвращающие проскальзы­вание жидкости при ее транспортировке, а в верхней части имеются отверстия 18 для дис­пергирования транспортируемой жидкости и диск 17 для распределения упариваемого рас­твора, поступающего в аппарат. Транспорти­рующий цилиндр крепится при помощи верхней 16 и нижней 7 цапф, вмонтированных в под­шипники (на рис. 7 не показаны). Места выхода цапф из аппарата уплотнены стандартными торцевыми уплотнителями 6. На верхней труб­ной решетке 12 установлен кольцевой распре­делитель жидкости 17с гасителем из несколь­ких слоев металлической сетки 15. Испаритель­ные трубки 11 снабжены прорезями 13 для рас­пределения пленки жидкости по их внутренним повеохностям. Для поелотвоашения вооонкооб-

разования жидкости при вращении циркуляционного органа в днище аппарата 8 установлены перегородки 9.

Аппарат работает следующим образом. Исходный продукт через штуцер А подается на диск вра щающегося транспортирующего цилиндра, отбрасыва­ется на кольцевой распределитель и, стекая с него, равномерно распределяется по верхней трубной решетке. Далее жидкость тонкой пленкой стекает по внут­ренним поверхностям испарительных трубок, обогреваемых теплоносителем, в днище аппарата, откуда по достижению уровня, определяемого переливным патрубком С, захватывается заборным устройством циркуляционного органа и подается в транспортирующий цилиндр. Под действием центробежной силы жидкость в транспортирующем цилиндре поднимается вверх и, достигнув от­верстий, выбрасывается через них на кольцевой распределитель. Пары, обра­зующиеся в испарительных трубках, удаляются через патрубок В, а сконцен­трированный продукт сливается через патрубок С.

При работе испарителя необходимая плотность орошения труб обеспечи­вается внутренним циркуляционным контуром, производительность которого зависит от производительности заборного устройства и транспортирующего цилиндра.

Основные технические характеристики пленочных испарителей с внут­ренним циркуляционным контуром ^



1. 6. Пленочные аппараты с восходящей пленкой.

-

Пленочные аппараты с восходящей пленкой применяются для выпаривания пенящихся и чувствительных к высоким температурам маловодных растворов.

Аппарат (рис. 8) состоит из греющей камеры 1 диаметром ^^ и высотой Ь, сепаратора 2 диаметром ^2 с отбойником и брызгоуловителем 4 и нижней ка­меры 5.

Греющая камера представляет собой пучок труб, заключенный в цилиндри­ческую обечайку. Верхние и нижние концы труб развальцованы в трубные ре­шетки, приваренные к торцам обечайки. К верхней части греющей камеры при­варен сепаратор. В верхней части сепаратора установлен брызгоотделитель, ко­торый может быть циклонным или жалюзийным в зависимости от конкретных условий выпаривания.

Раствор поступает на выпаривание через штуцер Г в нижнюю камеру и за­тем в трубы греющей камеры, межтрубное пространство которой обогревается греющим паром. На уровне, соответствующем обычно 20...25% высоты трубы, наступает интенсивное кипение. Образующийся вторичный пар, быстро под­нимаясь по трубам, за счет поверхностного трения, увлекает за собой раствор. При этом жидкость движется в виде пленки, "всползающей" по внутренней по­верхности труб, и выпаривание происходит в тонком слое. Скорость подъема




пленки жидкости достигает 20...25 м/с. Сконцентрированный раствор со вторичным паром выбрасывается в сепаратор, где капли жидкости отде­ляются от пара с помощью отбойника 3 и центробежного брызгоуловителя 4. В брызгоуловитель влажный пар поступает тангенциально, и ему со­общается вращательное движение. Под действием центробежной силы капли жидкости отбрасываются к пе­риферии, жидкость стекает вниз се­паратора, а пар удаляется из аппарата через штуцер Б.

Основным недостатком аппаратов с восходящей пленкой является уменьшение коэффициента теплопе­редачи при снижении разности тем­ператур. Например, для морской во­ды, выпариваемой в таком аппарате, включающем 11 латунных трубок диаметром 50,8 мм и длиной 7,2 м, при А 1=11 ° С и температуре кипения

раствора 80° С коэффициент теплопередачи К=2350 Вт/(м2трад.), но уже при Д (=5,6 ° С величина К составляет всего 730 Вт/(м2-град.). В таких аппаратах трудно обеспечить равномерную толщину пленки выпариваемой жидкости. Кроме того, они весьма чувствительны к неравномерной подаче раствора и тре­буют для эффективного выпаривания поддержания некоторого оптимального "кажущегося" уровня раствора в кипятильных трубах. Эти аппараты не реко­мендуются для выпаривания кристаллизирующихся растворов ввиду возмож­ности забивки труб кристаллами.

Аппараты этого типа изготавливают с поверхностью теплообмена 63...2500 м2, диаметр греющих труб 38x2 и 57x2,5 мм, длина труб 5.. .9 м, количество греющих труб 54... 1596, диаметр греющей камеры В1=0,6 ....Зм; диаметр сепаратора В2=1,2...4,0 м; высота сепаратора Н1=1,2... 1,6 м; общая высота се­паратора Н= 8,69... 16,59 м; избыточное давление: в греющей камере -{0,29... 0,98) МПа, в сепараторе -(8... 589) КПа.

1. Роторно - пленочные испарители

Роторно - пленочные испарители можно разделить на две основные группы: 1. Испарители, в которых процесс происходит в тонком слое жидкости, соз­даваемом на внутренней поверхности неподвижного корпуса с помощью вра­щающегося ротора.
2. Испарители, в которых процесс осуществляется в тонком слое жидкости, движущейся под действием центробежной силы по внутренней поверхности вращающихся конусов, цилиндров, спиралей или дисков.

Наибольшее распространение в промышленности получили роторные пле­ночные аппараты первой группы, которые вследствие их высокой эффективно­сти и универсальности позволяют проводить различные тепло - и массообменные процессы. Корпус имеет цилиндрическую или коническую форму.

По форме и функции роторных устройств роторные пленочные испарители подразделяются на следующие типы:



1.7.1. Роторно - пленочные испарители с жестко закрепленными лопастями

Наиболее известными аппаратами этого типа являются роторные пленочные испарители "Luwa" (фирма " Luwa" Швейцария). Типовая конструкция показана на рис. 10. Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 10с рубашкой для обогрева 11. Верхняя часть корпуса имеет больший диаметр и служит сепара­тором 6. Внутри корпуса расположен вращающийся ротор 9 в виде полой мно­гоугольной призмы с вогнутыми боковыми поверхностями. Верхний конец вала ротора крепится в подшипниковом узле, находящемся под верхней крышкой. Место выхода вала герметизируется сальником или торцевым уплотнителем 4. Нижний конец вала ротора крепится в подшипниковом узле 12, расположенном внутри испарителя. Ротор приводится во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу 3 и редуктор.

Исходная смесь в испаритель подается через штуцер Тис помощью вра­щающегося ротора распределяется в виде стекающей вниз пленки по

внутренней поверхности корпуса, обогреваемого паром через штуцер 8. Если толщина пленки жидкости меньше зазора между лопастями и корпусом, то



лопасти оказывают на жидкость вентиляционное воз­действие. Если толщина пленки жидкости больше зазо­ра, то лопасти непосредственно воздействуют на жид­кость. При этом перед каждой лопастью образуется но­совая волна, и жидкость интенсивно перемешивается, что благоприятствует процессам тепло - и массообмена. По мере стекания вниз жидкость нагревается и упарива­ется. Сконцентрированный продукт выводится через штуцер 1. Образующийся вторичный пар проходит че­рез сепаратор и выходит через штуцер 5. Конденсат удаляется через штуцер 2.

Основные параметры роторных пленочных испарите­лей "Luwa", применяемых для различных целей: диаметр-О,О 82... 0,9 м; высота- 1,03... 9,8; площадь по­верхности теплообмена -0,125... 16 м; давление теплоносителя - 1,1 ...2,6 МПа; рабочее давление в ап­парате -1,0.. .66,5 Па; температура теплоносителя - до 350 ° С; окружная скорость вращения ротора -8., 15 м/с; потребляемая мощность- 2... 3 кВт на 1 м2 поверхности теплообмена. Зазор между концами лопастей ротора и внутренней поверхностью в зависимости от размеров испарителей составляет 0,5...2,5 мм. В качестве мате­риала используют углеродистую и различные кислос-

тоикие стали, титан, тантал и различные сплавы. В испарителях с жестко закре­пленными лопастями можно перерабатывать продукты вязкостью до 103 кг/(м-с). Максимальная степень концентрирования 6:1 для водных растворов и 20:1 для органических веществ.

Использование специального подпорного кольца плоской или конусооб­разной формы, устанавливаемого под нижним торцом лопастей ротора, позво­ляет повысить степень концентрирования до 50:1 и более. При наличии под­порного кольца жидкость, скапливающаяся на нем, захватывается вращающи­мися лопастями и образующаяся носовая волна приобретает параболическую форму. Режим работы в нижней части роторного испарителя при этом прибли­жается к режиму работы аппарата с перемешивающим устройством при нали­чии образующейся при вращении жидкости воронки. При этом увеличивается задержка и время пребывания обрабатываемой жидкости в испарителе.

Область применения роторно -пленочных испарителей фирмы " Luwa " в пищевой промышленности:

1) для концентрирования : томатной пасты; молочных продуктов; экстрактов чая, кофе, пива, танина и др.; витамина А; сахарных растворов; раствора энзима; аскорбиновой и амино кислот; голинового хлорида; гормональных и антибакте­риальных растворов; декстриновых смесей.

2) для дистилляции: бензонатов; органических смесей, эфирных масел; вита­мина С; аминоэфиров; приправ; жиров и масел.

Производство роторных пленочных испарителей, работающих по прин­ципу аппаратов "Luwa", налажено в России, Украине, Германии, Польше, Че­хии и др. странах.

Одним из основных условий работы роторного испарителя является обеспечение смачивания всей поверхности теплообмена при большом измене­нии расхода жидкости по высоте, вызываемом высокой степенью концентриро­вания обрабатываемого продукта за один проход. Этому требованию в значи­тельной степени удовлетворяют роторные пленочные испарители с коническим корпусом, изготавливаемые в Германии под названием "Sако" (Рис. 11).

В коническом обогреваемом корпусе вращается ко-



нический ротор с жестко закрепленными лопастями. Ротор выполнен в виде шестиугольной призмы с во­гнутыми боковыми поверхностями. Угол наклона кромок лопастей ротора и конической поверхности составляет 2° С. Такой угол вполне достаточен, чтобы составляющая центробежной силы вращающегося тонкого слоя жидкости, направленная вдоль обра­зующей корпуса оказывала тормозящее действие на стекающую пленку жидкости, увеличивая ее толщи­ну. Аксиальным перемещением ротора можно регу­лировать зазор между лопастью ротора и стенкой корпуса от 0,7 до 2,2 мм, а следовательно, и степень воздействия ротора на пленочное течение жидкости, обеспечивая полное смачивание всей теплообменной поверхности.

Давление в аппарате от 66,5 Па до ОД МПа при тем­пературе паров до 180 ° С, давление в рубашке - до 3,2 МПа при температуре до 350° С.

Область применения аппаратов "Sако" в пищевой промышленности:

лот, органических растворителей, глицерина;

- этириикация глюколя, эмульгаторов, жиров, глицерина и т. п.

Однако, испарители "Sако" сложны в изготовлении, из-за необходимости строгого согласования конической расточки корпуса с продольным профилем лопастей ротора.

17.2. Испарители с шарнирно - закрепленными лопастями.

Испарители этого типа являются одним из самых универсальных. Они пригодны для проведения многих процессов в пищевой, химической, химико -фармацевтической и др. отраслях промышленности, связанных с переработкой различных жидких продуктов с широким диапазоном изменения физических свойств. Способность ротора с шарнирно - закрепленными лопастями очищать поверхность теплообмена позволяет использовать эти аппараты для переработ­ки налипающих и вязких жидкостей с большой степенью концентрирования вплоть до получения порошкообразного остатка.

Роторные пленочные испарители с шарнирно - закрепленными лопастя­ми впервые освоены в Германии и известны под названием "Sambay" (рис 10).



Испарители " Sambay " работают под вакуумом от 66,5 Па до атмосферного давления при температуре до 250° С. Теплоноситель можно подавать в рубашку при избыточном давлении до 3,2 МПа при темпера­туре до 350° С. Испарители малых размеров могут быть снабжены электрообогревом сопротивления, а больших размеров - индуктивным нагревом.

В испарителях " Sambay " обрабатывается ши­рокий спектр пищевых продуктов: плодово - ягод­ные соки; различные растворы; экстракты хмеля, со­лода, кофе, мяса, чая; пальмовое масло; говяжье сало; органические растворители; растворы солей и кислот. Микробиологические продукты: растворы энзимов, белки, протеины, меласса.

Производство таких аппаратов и их аналогов
освоено отечественной промышленностью; рядом
европейских стран, США, Японией. Они выпускают­
ся с поверхностью теплообмена от ОД до 16 м2, диа­
метром от 0,1 до 1,0 м; частотой вращения 50...200
мин-1.

Испаритель " Sambay " (рис. 12) содержит ци­линдрический корпус, снабженный рубашкой 4, вы­полненной из отдельных секций, что позволяет из­менять температуру нагрева по высоте. Внутри кор­пуса вращается ротор 8 с шарнирно - закрепленны­ми лопастями 5. Нижний конец вала ротора крепится в подшипниковом узле 6, расположенном внутри корпуса. Верхний конец в.ала ротора крепится в на­ружном подшипниковом узле. Малые окружные скорости вращения ротора не требуют динамической балансировки вращающихся деталей, а также позво­ляют использовать в качестве уплотнений верхнего

конца вала ротора двойной сальник 2 с затворной жидкостью, в основном ра­ботающих достаточно надежно. Сальник имеет форвакуумную камеру, под­ключаемую в зависимости от условий к вакуум - насосу. Набивка части саль­ника, обращенной к продукту, производится предварительно спрессованными кольцами из асбестового шнура, пропитанного фторопластом. При обработке в испарителе жидкостей, не влияющих на стойкость резины, в качестве уплотне­ний используют резиновые манжеты. Для удобства демонтажа ротора вал испа­рителя больших размеров выполняют из секций, соединенных дисковыми муф­тами. Ротор соединен с приводом 1.

Исходный продукт поступает в испаритель через штуцер 3, с помощью распределительного кольца 9 распределяется тонким слоем и стекает вниз. Ло­пасти ротора под действием центробежной силы прижимают жидкость к внут­ренней поверхности корпуса, распределяя по ней стекающую жидкость в виде тонкой пленки. Избыток жидкости скапливается перед лопастью в виде валика, постепенно восполняя убыль жидкости из стекающей пленки в результате ис­парения. От скорости вращения ротора зависит величина центробежной силы, влияющей на толщину пленки и эффективность процесса. В зависимости от вязкости жидкости толщина пленки составляет 0,1 ...0,6 мм. По мере стекания жидкости от одного ряда лопастей к другому она нагревается и испаряется. Об­разующийся вторичный пар, поднимается вверх, проходит через сепаратор и удаляется через паровой штуцер. Сконцентрированный продукт стекает вниз и

выводится из донной части через штуцер слива 7.
1.8 Роторный пленочно - струйный испаритель.

Роторно - пленочные аппараты характеризуются высокой интенсивностью теплообмена, обусловленной активным воздействием вращающихся лопастей на пленку обрабатываемого продукта. Структура жидкостного потока в ротор-но- пленочных аппаратах отличается значительной сложностью: в погружном режиме работы перед лопастью образуются носовые волны; за лопастью распо­лагается зона вихревого движения пленки (вихревой след), переходящая под влиянием сил вязкого трения в зону успокоения и свободное стекание пленки. Характерно, что при больших величинах плотности орошения теплообменной поверхности объем продукта в носовых волнах достигает 50.. .90% от удержи­вающей способности аппарата, а средняя скорость осевого течения в носовых волнах существенно выше, чем в пленке. По этим причинам происходит "проскок" части продукта через рабочую зону аппарата без эффективного испа­рения с поверхности пленки. Кроме того, с повышением вязкости обрабатывае­мой жидкости имеет место сокращение протяженности вихревого следа, приво­дящее к уменьшению зоны интенсивного перешивания пленки за лопастью.

Эти недостатки, обуславливающие ограничение эффективности работы ро-торно - пленочных аппаратов, предлагается устранить за счет использования более активного гидродинамического режима - пленочно - струйного. Особен­ностью данного режима является совокупное воздействие на обрабатываемый жидкий продукт лопастей вращающегося ротора и капельно - струйного пото-

ка, орошающего пленку между лопастями. Достигнутая таким путем дополни­
тельная турбулизация пленочного течения продукта в аппарате предопределяет
существенное повышение интенсивности процесса теплообмена. Эти принципы
реализованы в конструкции роторно -

А •( V •



пленочного - струйного испарителя (РПСИ), поперечное сечение которого представлено на рис. 13. РПСИ состоит из вертикального цилин­дрического корпуса 1, снабженного греющей рубашкой 2. Внутри корпуса расположен ротор 3, представляющий собой вал с лопастями 4, в которых вы­полнены продольные окна 6, предна­значенные для перетока жидкости из носовых волн. Позади лопастей 4, на уровне среза окна, расположены перфо­рированные пластины 5.
Часть распределительной пластины, примыкающей к лопасти 4, выпол­нена сплошной (не содержащей перфорации).

РПСИ работает следующим образом. Исходный раствор поступает в верхнюю часть корпуса 1 и распределяется лопастями 4 по внутренней его по­верхности. При этом часть продукта накапливается перед лопастями, образуя носовые волны. Достигнув среза окна 6, излишек упариваемого раствора из но­совых волн перетекает на распределительную пластину 5. Раствор, растекаясь под давлением центробежной силы по поверхности пластины, достигает отвер­стий перфорации и сбрасывается в виде капель и струй на свободную поверх­ность пленки за лопастью. В результате пленочный поток получает дополни­тельные импульсы от падающих струй жидкости, благодаря чему достигается равномерное и интенсивное перемешивание обрабатываемого раствора. Кроме того, в РПСИ происходит существенное развитие межфазовой поверхности и более полное ее обновление за счет эффективного перераспределения раствора между носовой волной и пленкой за лопастями. Такая особенность РПСИ де­лает его пригодным для проведения процессов в системе газ - жидкость.

Удельный съем пара в РПСИ на 30 - 35 % выше, чем в роторно-пленочном испарителе с жестким ротором. Эти результаты Достигнуты при обогреве корпуса паром с давлением 105 Па.

1. 9. Роторный распылительный испаритель

Роторные распылительные испарители (РРИ) в отличии от других выпарных аппаратов, характеризуются значительно большей интенсивностью процессов тепло -и массобмена. Формирование поверхности контакта фаз в РРИ осущест­вляется при многократном диспергировании раствора в поле центробежных

сил. Достигнутая таким путем дополнительная турбулизация пленочного тече­ния жидкости в РРИ предопределяет высокую интенсивность процессов тепло­обмена. РРИ обладают низким гидравлическим сопротивлением при высокой плотности орошения.

Роторный распылительный испаритель (рис. 14) содержит рубашку 1, внутрь которой подается греющий агент, корпус 2 пластины 3, сливную тарелку 4 с пе-



реточными трубами 5, направляющими 6, вал 7, переток жидкости 8, распыли­тель жидкости 9.

РРИ работает следующим образом. Исходный продукт с вышерасположен­ного контактного элемента КЭ (совокупность распылителя, каплеотбойника и тарелки) через переток 8 сливается в диспергирующее устройство (ДУ) распы­лителя 9, откуда вместе с продуктом, поступившим с питающей тарелки 4, раз­брызгивается в свободное пространство КЭ. Достигнув пластин - 3, жидкость растекается по ним в пленку и получает тепло, поскольку платины плотно со­единены с корпусом 2. Пленки жидкости на поверхности пластин -3 интенсив­но турбулизируется ударяющимися каплями, что повышает интенсивность процессов тепло -массобмена. Далее жидкость выходит на корпус 2, где интен­сивно перемешивается за счет энергии движения и затем по пластинам 3 и кор­пусу 2 стекает на сливную тарелку 4, откуда большая часть ее подается забор­ным устройством (ЗУ) распределителя 9 в ДУ, а остальная в количестве, равном

количеству свежепоступившей на тарелку по перетоку жидкости 8, сливается в нижерасположенный распылитель. Восходящий поток пара с помощью направ­ляющих 6, установленных в газоходах, приобретает вращательное движение на каждом КЭ. Это увеличивает время контакта пара и жидкости и способствует дополнительной турбулизации контактирующих фаз.

Положительный эффект заключается как в непосредственном увеличении поверхности контакта фаз за счет турбулизации пленки жидкости на поверхно­сти пластин каплеотбойника, так и за счет улучшения условий тепло - и мас-собмена в результате интенсивной турбулизации пленки ударяющимися капля­ми.

Таким образом, РРИ (рис. 14) содержит корпус с рубашкой, секциониро­ванный по высоте, КЭ, содержащими распылители, жестко связанные с валом, проходящим по оси корпуса, выполненные в виде перфорированных цилинд­ров, снабженных ЗУ.

РРИ диаметром 0,15 м используется в опытном производстве на кафедре МАПП и успешно испытан при упаривании экстрактов красной и черной смо­родины, красной и черной рябины, тысячелистника и зверобоя; упаривании и дезодорации молока; концентрировании растворов солей.

Техническая характеристика РРИ диаметром 0,15 м:

РРИ отличается высокой интенсивностью процесса упаривания. В условиях обогрева водой коэффициент теплоотдачи от рабочей поверхности к раствору достигает 1500...2800 Вт/м2-К, а удельный паросъем -90... 130 кг/м2·ч. В ротор-но-пленочном испарителе с жестким ротором удельный паросъем составляет 70... 170 кг/м2·ч, коэффициент теплоотдачи - 1500... 3500 Вт/м2·К, однако, в ка­честве греющего агента используется пар с давлением 0, 4- 0,3 МПа.

2. Схема опытно - промышленной установки по концентрированию

жидких пищевых продуктов. .

На рис. 15 представлена схема опытно - промышленной установки для кон­центрирования жидких пищевых продуктов, основным элементом которой яв­ляется РРИ диаметром 0,15 м. На данной установке возможно концентрирова­ние растворов до содержания сухих веществ 30 - 38 % мае. за несколько прохо­дов через РРИ. При этом коэффициент концентрирования (отношение началь­ного и конечного объемов упариваемого раствора) в зависимости от свойств раствора составляет от 0,5 до 0,8 на рациональных режимах работы.

2. 1. Описание схемы и характеристика оборудования

Целью данных экспериментальных исследований является изучение эффек­тивности деалкоголизации и концентрации пищевых продуктов при выпарива­нии в РРИ. Исследования проводятся на реконструированной эксперименталь­ной установке.

При концентрировании продуктов в РРИ соблюдаются требования, выпол­нение которых обеспечивает поддержание устойчивого режима процессов де­алкоголизации и концентрирования растворов, исключает снижение качества " готового продукта и создает условия эффективного проведения процесса.

  1. Вакуумная система обеспечивает создание в рабочем объеме вакуума по­рядка 4,5·103 Па.

  2. Использование в качестве греющего теплоносителя горячей воды с тем­пературой около 100 ° С, обеспечивающей в условиях циркуляции интен­сивную теплоотдачу со стороны теплоносителя.

  1. Подача исходного продукта осуществляется за счет вакуума в установке.

  1. Установка позволяет осуществлять непрерывный отвод готового продук­та при непрерывной работе, оснащена надежной системой конденсации вторичных паров.

  2. Рабочая поверхность корпуса РРИ и основных элементов установки, со­
    прикасающихся с обрабатываемым продуктом, изготовлена из нержа­
    веющей стали и других материалов, разрешенных для использования в пищевом машиностроении.

Греющий теплоноситель (вода) подается в рубашку обогрева корпуса РРИ из емкости - 2, объемом 50 л., через вентиль регулирования подачи теплоносителя -34 предварительно подогретый в подогревателе - 4 со ступенчатой регулиров­кой мощности электрообогрева, снабженный четырьмя ТЭНами по 4 кВт. Цир­куляция теплоносителя в установке осуществляется с помощью центробежного насоса марки К -3. Расход теплоносителя измерялся счетчиком горячей воды ОСВ -21 (однострунный крыльчатый с диаметром условного прохода 40 мм).

При работе РРИ исходный продукт подается из мерной емкости - 6 объемом 20 л., через вентиль для регулировки подачи исходного продукта -20 в тонко -пленочный подогреватель - 5 с поверхностью теплообмена 0,16 м и по конст­рукции аналогичный пленочному испарителю с падающей пленкой (рис. 3. а) и распределительным устройством в виде прорезей (рис. 4. б и 5. а.). Расход ис­ходного продукта регулировался величиной внутреннего диаметра наконечника шланга - 7. К нижней части корпуса РРИ прикреплен приемник готового про




дукта с рубашкой охлаждения -8. Сбор концентрированного продукта осуще­ствляется в две емкости объемом по 50 л. - 9 с вентилями 29 для регулировки подачи готового продукта. Из приемника готового продукта через вентили - 31 отводится концентрированный продукт.

Образующиеся в процессе выпаривания вторичные пары направляются из РРИ в конденсатор - 10. Для повышения эффективности улавливания водно -спиртовых паров и капель жидкости в установке используются насадочные каплеуловители - 11,13; циклонная ловушка капель 12; ловушка - холодильник -14. Конденсат через вентиль -28, для регулирования подачи конденсата, стекает в емкость 15 и отводится через вентиль -32.

Разряжение в установке создается механическим форвакуумным насосом типа ВН-16, с вакуумным ресивером - 17. Измерение давления в установке осуществляется вакуумметрами типа (ВПЗ -У) -18, 19. Регулирование вакуума в емкостях 9 проводится вентилем -30, глубины вакуума в установке - венти­лем-33.

Ротор аппарата приводится во вращение от электропривода -35с помощью сменных зубчатых колес. Мощность электродвигателя привода - 0,75 кВт, чис-' ло оборотов -1420мин-1.

Измерение температур продукта, теплоносителя осуществлялось термомет­рами - 22 .. .27, для измерения температуры стенки внутри испарителя исполь­зовались хромель-копелевые термопары -36, 37. Показания термопар (термо -Э. Д. С.) измеряются с помощью цифрового вольтметра Щ 68003. При этом один спай находи; ,ся в сосуде Дьюара.

Основным элементом РРИ является контактный элемент (рис. 16). Он со­держит распылитель -1, пристенный каплеотбойник- 4 и сливную тарелку-9. Эта три основных элемента в совокупности и представляют собой КЭ РРА с многократной циркуляцией и диспергированием жидкости. Распылитель - 1 со­стоит из диспергирующего устройства -2 и заборного устройства -3. Пристен­ный каплеотбойник - 4 представляет собой набор вертикально установленных металлических пластин и предназначен для снижения брызгоуноса на КЭ. За­борные лопатки - 5 размещены между двумя коаксиальными цилиндрами, последние в совокупности с лопатками - 5 и представляют собой заборное уст­ройство - 3. Переточная труба - 6 предназначена для стекания избытка жидко­сти с тарелки - 9. Высота переточной трубы – h2 определяет высоту слоя жид­кости на тарелке и, следовательно, глубину погружения - h ЗУ в этот слой. Вал - 7 предназначен для передачи распылителю -1 крутящего момента. Труба - 8 предназначена для перетекания жидкости из периферийной части тарелки в центральную - питающую. Направляющие лопатки-11 обеспечивают закручи­вание парового потока на КЭ.








2.2. Порядок работы на установке.

Наработка партий концентрированного продукта на установке осуществ­ляется следующим образом.

Установка герметизируется. Необходимая глубина вакуума создается на­сосом - 16 и регулируется вентилем -33.

Холодная вода из водопроводной сети через рубашку приемника готового продукта -8, ловушку - холодильник -14 подается в конденсатор -10. Включа­ется центробежный насос - 3, который создает циркуляцию теплоносителя и электрический нагреватель теплоносителя расположенный в подогревателе -4.

Мощность, подаваемая на обогрев, регулируется количеством включен­ных ТЭНов. Расход горячей воды регулируется вентилем -34, и контролируется по показаниям счетчика -21.

По достижению заданной глубины вакуума и температуры теплоносителя включается электропривод ротора- 35.

В емкость -6 устанавливается шланг - 7 для забора исходного продукта. В зависимости от задаваемого расхода продукта меняется диаметр наконечника устанавливаемого в шланг. Для подачи исходного продукта открывается вен­тиль - 29. Подогрев продукта осуществляется в подогревателе - 5 до заданной температуры, которая зависит от глубины вакуума

Сконцентрированный продукт собирается в охлаждаемый приемник -8 и отводится в емкости -9. Регулировка и отвод готового продукта осуществляют­ся вентилями - 29, 31. Пары водно - спиртового конденсата конденсируются в основном в конденсаторе - 10 несконденсировавшиеся пары - в циклонной ло­вушке капель -12, ловушке - холодильнике - 14 и отводятся в емкость -15. Ре­гулирование и отвод конденсата осуществляется вентилями - 28, 32.

По завершению эксперимента отключаются электрообогрев, центробеж­ный насос, электропривод ротора. Открываются вентиль -33. После того, как давление в установке сравняется с атмосферным, из приемника -9 сливается готовый продукт, а из емкости -15 - водно - спиртовой конденсат. После пол­ного охлаждения установки прекращают подачу охлаждающей воды.
В ходе эксперимента замеряют и контролируют:

глубину вакуума в конденсаторе -10 - вакуумметром (ВПЗ)- у-19, в ресиве­ре - 17 контролируют вакуумметром (ВПЗ)-18;

расход исходного продукта - Vн, подаваемого в РРИ определяется объем­ным способом, диаметр калиброванных отверстий в наконечнике шланга - 7 варьируется от 0,5 до 4 мм, при этом расход меняется в пределах Gп=(0,3ч10)·10-5 м3/с. Время подачи продукта из мерного сосуда -6 измеряется секундомером;

расход теплоносителя, подаваемого в рубашки РРИ, измеряется счетчи­ком горячей воды ОСВ - 20, расход горячей воды меняется в пределах Gв=(1,2ч4)м3/час;

частота вращения ротора составляет п=405, 540, 675, 1080 об. /мин.;

температуру теплоносителя на входе -1В и выходе 1„" измеряют термо­метрами -22 и 23 (tВ=85 4ч95° С);

По окончанию эксперимента определяют:

спк)

Содержание спирта и сухих веществ определяют по стандартным мето­дикам [5]. В качестве модельных растворов и рабочих продуктов можно ис­пользовать: растворы солей, сахара, глицерина и т. п., а также плодовоягодные экстракты, жидкие молочные продукты и т. п.

2. 3. Правила эксплуатации и техническое обслуживание

При работе установки должны соблюдаться все правила эксплуатации элек­троустановок и термического оборудования. Обнаружив неполадки, посторон­ние запахи, шум, вибрации и т. п. доложите о них преподавателю. При появле­нии запаха горелой изоляции, дыма и других признаков загорания немедленно отключите установку от сети, сообщите преподавателю, при необходимости проведите тушение с помощью углекислотного огнетушителя, асбестового одеяла, песка. До обесточивания установки не прикасайтесь к электродвигате­лям и подогревателю горячей воды.

Необходимо остерегаться ожога поверхностями установки и подогрева­теля.

Перед началом работы убедитесь в отсутствии неплотностей в системе вакуумирования. Не менее двух раз в смену контролируйте температуру под­шипниковых узлов и уплотнений валов. Смазка подшипников производится не

реже одного раза в полугодие, а при необходимости - чаще. Уплотнения вра­щающихся валов ревезируются и меняются по мере износа.

Категорически запрещается устранять неисправности самим студентам.

Для обеспечения нормальной работы установки необходимо: следить за чистотой и исправным состоянием всех частей;

При эксплуатации установки категорически запрещается: включать ТЭНы подогревателя воды при неработающем циркуляционном насосе, т. е. при отсутствии циркуляции воды в системе обогрева; проводить какие - либо регулировочные работы при поданном на установку напряжении; отключать холодную воду до полного охлаждения конденсатора, РРИ и др. элементов ус­тановки.

Санитарно - гигиеническая обработка установки проводится после ее расконсервации, а также после окончания работ и по мере необходимости. Об­работка заключается в подаче холодной воды через линию подачи раствора за счет вакуума в работающей установке, но без включения системы обогрева. После промывки холодной водой подается 1-3% водный раствор щелочи (КОН, NаОН и др.). Раствор щелочи несколько раз пропускается через установку и за­тем установка многократно промывается водой, которая сливается в канализа­цию. Промывка водой проводится до нейтральной реакции (РН?5,5), при необ­ходимости после обработки раствором щелочи и водой, промывка осуществля­ется слабым раствором лимонной кислоты.

При необходимости неработающая установка заполняется слабым рас­твором щелочи и выдерживается несколько часов, после чего многократно (но не менее 6- 9 раз) полностью заполняется водой, которая сливается в канализа­цию.

3.Методика испытаний и обработка результатов.

Опытно — промышленная установка может работать в непрерывном режиме длительное время за исключением остановок на санитарно - гигиеническую обработку и техническое обслуживание и ремонт. Однако, для испытаний уста­новки и определения основных рабочих характеристик РРИ достаточно не ме­нее 20 литров раствора, который и подается в установку после выведения ее на рабочий режим.













Контрольные вопросы

  1. В чем отличие условий работы вакуумных испарителей от аппаратов, рабо­
    тающих под атмосферным или более высоком давлениях?

  2. Классификация вакуумных испарителей.

  3. Основные требования, предъявляемые к испарителям, работающим под ва­
    куумом.

  4. В чем преимущество пленочных аппаратов перед трубчатыми?

  5. Недостатки и преимущества испарителей различных конструкций и пер­
    спективы их развития.







  1. Состав и назначение элементов схемы опытно -промышленной установки.

  2. Техническая характеристика опытно - промышленного РРИ.

  3. Требования, обеспечивающие высокое качество концентрирования раство­
    ров в РРИ.

  4. Порядок запуска и остановки РРИ.




  1. Контрольно - измерительные устройства и приборы.

  2. Параметры, подлежащие контролю и измеряемые при работе опытно - про­
    мышленной установки.

  3. Правила эксплуатации и техническое обслуживание установки.

  4. Санитарно - гигиеническая обработка элементов установки.

  5. Методика испытаний.

  6. Методика обработки опытных данных.

  7. Как и что определяются: коэффициент концентрирования, кратность цирку­
    ляции, время контакта?

  8. Дать объяснение полученным графическим зависимостям и выполнить ана­
    лиз полученных результатов.

  9. Выполнить эскизы составных частей КЭ и РРИ.

  10. Рассмотреть вопросы ремонта и монтажа элементов опытно - промышлен­
    ной установки.

Литература

  1. Коган В. Б., Харисов М. А. Оборудование для разделения смесей под вакуу­
    мом. -Л.: Машиностроение, 1976. -376 с.

  2. Лиссер С. А. Гидродинамика и теплообмен в роторном пленочно-струйном
    испарителе: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. -Л.,1991 —16 с.

  3. Василинец И. М., Сабуров А. Г. Роторно-пленочные аппараты в пищевой
    промышленности.- М.: Агропромиздат, 1989. -136 с.

  4. Марценюк А. С., Стабников В. Н. Пленочные тепло - и массообменные ап­
    параты в пищевой промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышлен­
    ность, 1981.-160 с.

  5. Марх А. Т. и др. Технохимический контроль консервного производства. -М:
    Агропромиздат, 1989. -304 с.

  6. Бурачевский И. И., Скрипник К. И. Современные способы получения полу­
    фабрикатов ликероводочного производства.- М.: Легкая и пищевая промыш­
    ленность, 1981. -135 с.

  7. Домарецкий В. А. Производство концентратов, экстрактов и безалкогольных
    напитков. - М.: Урожай, 1990.- 248 с.

  8. Пленочная тепло - и массобменная аппаратура (процессы и аппараты хими­
    ческой и нефтехимической технологии) / Под ред. В. М. Олевского.- М.:
    Химия, 1988.-240с.

  9. Сенеш Э., Нибалдан П. Процессы выпаривания в пищевых производствах:
    перевод с венгерского. - М.: Пищевая промышленность, 1969. -312 с.




  1. Скрипников Ю. Г. Переработка плодов и ягод и технохимический контроль.
    -М: Колос, 1979.-288 с.

  2. Третьякова Н. Г. Совершенствование технологии производства пищевых
    продуктов с использованием роторного распылительного испарителя: Авто­
    реф. дис.... канд. техн. наук. - Кемерово, 2002. -16 с.





Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации