CC BY
54
Батарейные гидроциклоны
А.И. Пронин, Н.А. Кудрявцев, А.А. Иванов, В.А. Диков, И.А. Балахнин, Н.А. Колесова
Дзержинский политехнический институт А.С. Кудряшов, Ю.Н. Московский
ООО «Чувашъенкрахмал»
Дзержинским политехническим институтом Нижегородского государственного технического университета совместно с ЗАО «Чувашъенкрахмал» разработаны и серийно выпускаются батарейные гидроциклонные аппараты на базе гидроциклонов в пластмассовом и металлическом исполнениях диаметром 25, 40, 50, 63, 80 и 100 мм с индивидуальной обвязкой гидроциклонов и блочные батарейные гидро-
Рис. 1. Батарейный гидроциклонный аппарат с индивидуальной линейной обвязкой: 1 - коллектор исходной суспензии; 2 - единичный гидроциклон; 3 - коллектор сгущенной суспензии; 4 - коллектор осветленной жидкости; 5,6- гибкие шланги
Осветленная
жидкость
Сгущенная суспензия
Рис. 2. Батарейный гидроциклон с индивидуальной радиальной обвязкой вокруг центрального коллектора: 1 - коллектор исходной суспензии; 2 - гидроциклон; 3 - бункер; 4 - коллектор осветленной суспензии; 5 - входной патрубок; 6 - патрубок; 7 - отвод;
8 - патрубок отвода осветленной жидкости;
9 - патрубок отвода сгущенной суспензии
циклонные аппараты. В этих конструкциях требуемая эффективность разделения обеспечивается подбором гидроциклонов необходимого диаметра, а производительность - требуемым числом гидроциклонов при их компоновке в батарейном аппарате. Широкий диапазон диаметров гидроциклонов позволяет их использовать в разных условиях при различной эффективности разделения и производительности.
Разработаны несколько типов батарейных гидроциклонов. Конструкция аппарата с индивидуальной линейной обвязкой модулей вокруг труб, внедренная в производстве картофельного крахмала на ЗАО «Чувашъенкрахмал», приведена на рис. 1. Батарейный гидроциклон включает в себя коллектор исходной суспензии 1, группу ли-
нейно расположенных вдоль коллекторов пластмассовых гидроциклонных элементов 2, коллектор сгущенной суспензии 3 и коллектор осветленной суспензии 4. Соединение выходных отверстий отдельных гидроциклонов с соответствующими коллекторами осуществляется гибкими шлангами 5 и 6.
Аппарат работает следующим образом. Исходная суспензия под давлением подается через входной патрубок в коллектор исходной суспензии 1 и далее через входные патрубки в пластмассовые гидроциклоны 2, где приобретает за счет тангенциального входа интенсивное вращательное движение. Под действием возникающих при этом сил происходит процесс разделения. При этом взвешенные частицы продукта отбрасываются к стенкам гидроциклона и, двигаясь по спирали, выгружаются через соединительные шланги в виде сгущенной суспензии в коллектор 3 и выводятся из аппарата. Осветленная жидкость движется в гидроциклонах 2 обратным вихревым потоком вверх и через сливные патрубки гидроциклонов, шланги затем попадает в коллектор осветленной жидкости 4 и непрерывно удаляется из аппарата.
Таблица 1
Технические характеристики батарейных гидроциклонных аппаратов с центральным коллектором
Типоразмер гидроциклона с центральным коллектором Производительность, м3/ч Диаметр гидроциклона, мм Число гидроциклонов Габаритные размеры, мм Масса, кг
БГЦА-25х8 8 25 8 360х400х750 25
БГЦА-25х16 16 25 16 380х400х750 35
БГЦА-40х6 15 40 6 700х800х1650 80
БГЦА-40х12 30 40 12 700х800х1650 100
БГЦА-63х6 38,4 63 6 800х900х1800 110
БГЦА-63х12 76,8 63 12 840х900х1800 120
БГЦА-80х4 40 80 4 820х950х2200 100
БГЦА-80х8 80 80 8 900х950х2200 120
Примечания. 1. Число гидроциклонов, компонуемых в один батарейный гидроциклонный аппарат, может достигать 100. Для большей производитель возможна компоновка гидроциклонных установок, состоящих из нескольких батарейных гидроциклонных аппаратов. 2. Рабочее давление 0,3 МПа. ности
Таблица 2
Характеристики конструкций батарейных гидроциклонных аппаратов с гидроциклоном предварительной очистки
Типоразмер гидроциклона Производительность, м3/ч Диаметр гидроциклона, мм Число гидро-циклонов Габаритные размеры, мм Масса, кг
предварительной очистки тонкой очистки
БГЦА-100/25х8 8 100 25 8 360х400х750 30
БГЦА-150/25х16 16 150 25 16 380х400х750 40
БГЦА-150/40х6 15 150 40 6 700х800х1650 90
БГЦА-200/40х12 30 200 40 12 700х800х1650 110
Примечание. Рабочее давление 0,35 МПа.
5
6
2
Преимущество данной конструкции - легкость замены и ремонта отдельных модулей. Однако эти аппараты обладают рядом недостатков: большие габариты, что требует соответствующих производственных площадей, и неравномерность распределения потоков между единичными гидроциклонами.
Избежать этих недостатков позволяет батарейный аппарат с индивидуальной радиальной обвязкой гидроциклонов вокруг центрального коллектора (рис. 2, табл. 1).
Аппарат состоит из коллектора исходной суспензии 1, группы радиально расположенных вокруг него гидроциклонов 2 и бункера 3. Аппарат работает следующим образом. Исходная суспензия подается под давлением через входной патрубок 5 в коллектор исходной суспензии 1 и далее через патрубки 6 в гидроциклоны 2, где происходит разделение. Сгущенная суспензия выгружается в бункер 3 и далее выводится из него через патрубок 9. Осветленная суспензия поступает в коллектор 4 и через патрубок 8 выводится из аппарата.
Следует отметить, что этим аппаратам с гидроциклонами малого диаметра (25 и 40 мм) присущ один недостаток- низкая стабильность работы аппарата. При наличии в исходной суспензии крупных включений резко возрастает опасность забивки песковых насадок гидроциклонов, что снижает общую эффективность очистки.
Для устранения этого были разработаны гидроциклонные аппараты, снабженные центральным гидроциклоном предварительной очистки (рис. 3, табл. 2). Аппарат состоит из гидроциклона предварительной очистки 1, группы радиально расположенных вокруг него гидроциклонов тонкой очистки 2 и бункера 3. Исходная суспензия, содержащая взвешенные частицы продукта, подается под давлением через входной патрубок 5 в гидроциклон предварительной очистки 2, где происходит выделение крупных частиц из суспензии. Поток суспензии, содержащий тонкодисперсный взвешенный продукт, поступает через сливной патрубок гидроциклона предварительной очистки и далее через патрубки 6 в гидроциклоны тонкой очистки. В гидроциклонах тонкой очистки суспензия очищается от мелкодисперсных взвешенных частиц. Взвешенные частицы
TECHNICAL SUPPLY OF INDUSTRY
продукта в виде сгущенной суспензии выводятся из гидроциклонов через песковые насадки в бункер и вместе со сгущенной суспензией из гидроциклона предварительной очистки удаляются из аппарата через патрубок 9 для дальнейшей переработки и утилизации. Очищенная суспензия через сливные насадки гидроциклонов тонкой очистки и отводы 7 поступает в сливной коллектор 4 осветленной жидкости и затем через патрубок 8 выводится из аппарата.
Аппараты с индивидуальной радиальной обвязкой гидроциклонов вокруг центрального коллектора или гидроциклона предварительной очистки удобны тем, что обслуживание (чистку) каждого модуля можно провести индивидуально. Кроме того, радиальная обвязка гидроциклонов вокруг коллектора или гидроциклона предварительной очистки обеспечивает равномерное распределение потока между гидроциклонами, что способствует повышению общей эффективности разделения.
Для тех случаев, когда требуется максимальная компактность аппаратов и особенно при значительном числе гидроциклонов малого диаметра (25 или 40 мм), разработана конструкция гидроциклонного аппарата блочного типа (рис. 4). Он включает в себя коллектор исходной суспензии 1, комплект гидроциклонов 2, коллектор сгущенной суспензии 3 и коллектор осветленной жидкости 4. Аппарат работает следующим образом. Исходная суспензия подается под давлением через входной патрубок в коллектор исходной суспензии 1 и далее через патрубки в гидроциклоны 2, где происходит разделение. Сгущенная суспензия выгружается в коллектор 3 и далее выводится из аппарата. Осветленная жидкость попадает в коллектор осветленной жидкости 4 и далее непрерывно удаляется из аппарата.
Аппараты такого типа изготовлены на предприятии ЗАО «Чувашъенкрах-мал» (г. Яльчик) для комплектации технологических линий производства картофельного крахмала и внедрены на предприятиях Белоруссии.
Успешный опыт эксплуатации ряда батарейных гидроциклонных аппаратов, их дешевизна и налаженный серийный выпуск позволяют рекомендовать их для широкого применения в пищевой промышленности.
Осветленная жидкость
Рис. 3. Батарейный гидроциклон с гидроциклоном предварительной очистки: 1 - гидроциклон предварительной очистки; 2 - гидроциклон тонкой очистки; 3 - бункер; 4 - коллектор осветленной суспензии; 5 - входной патрубок; 6 - патрубок; 7 - отвод; 8 - патрубок отвода осветленной жидкости; 9 - патрубок отвода сгущенной суспензии
^ Сгущенная суспензия
Рис. 4. Батарейный гидроциклонный аппарат блочного
типа: 1 - коллектор исходной суспензии; 2 - единичный
гидроциклон; 3 - коллектор сгущенной суспензии;
4 - коллектор осветленной суспензии
ЛИТЕРАТУРА
1. Курочицкий Ч.К., Шипунова Н.С. Гидроциклоны в крахмалопаточной промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1964.
2. Малахов Н.Н., Плаксин Ю.М., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств. - Орел: Изд. Орловского государственного технического университета, 2001.
3. Пронин А.И., Иванов А.А., Диков В.А., Быстров И.Ю. Гидроциклоны для пищевых производств//Пищевая промышленность. № 12. 2004.
4. Гидроциклон: Пат.43977 РФ, МКПО 23-02/А.И.Пронин, Н.А.Кудрявцев, А.А.Иванов. - № 96500656. За-явл. 19.07.96. Опубл.16.12.97.
