Установка для концентрирования растворов

Полезная модель относится к устройствам для концентрирования растворов, в частности торфяной воды. Устройство включает подогреватель, испарительную камеру с паровым пространством и жидкостным пространством, в котором размещен теплообменник, эжектор, сборник конденсата, титановую емкость с исходным раствором, соединенную с жидкостным пространством испарительной камеры; емкость греющей воды и насос, установленные последовательно перед подогревателем; конденсатор, размещенный между испарительной камерой и эжектор. Трубки теплообменника изготовлены из титана. В качестве подогревателя установлены, по меньшей мере, два электрокотла, соединенные последовательно и регулируемые блоком управления. Установка также снабжена термометром, манометром, вакуумметром и блоком измерения температуры. Полезная модель позволяет получать концентрат торфяной воды, обладающий биологической активностью, который в дальнейшем предполагается использовать для изготовления шампуней, кремов и различных лекарственных препаратов.

Полезная модель относится к оборудованию для концентрирования жидких сред, в частности для концентрирования торфяной воды, а также может быть использована для концентрирования молочных продуктов, соков, сиропов и вин.

Известна вакуум-выпарная установка для концентрирования жидких пищевых продуктов, включающая емкость-испаритель, эжектор, конденсатор и нагреватель. Роль теплообменника в установке выполняет крышка емкости-испарителя. При закипании продукта в емкосте-испарителе пары конденсируются на поверхности крышки и стекают по ней на кольцевую канавку. С канавки конденсат отсасывается через трубопровод эжектором и вместе с охлаждающей жидкостью попадает в конденсатор (п. РФ №2105484, МПК А 23 С 1/12, опубл. 27.02.98).

К недостаткам известной установки следует отнести проведение процесса упаривания при высоких температурах, что не позволяет сохранить биологическую активность торфяной воды, а также низкую производительность упаривания раствора из-за небольшой площади контакта раствора с поверхностью теплообменника.

Известна установка для концентрирования раствора, содержащего олигосахариды, включающая сборник концентрируемого раствора, выпарной аппарат и сборник концентрата, снабженный нагревателем (п. РФ №2061028, МПК С 12 G 1/00, С 13 F 1/00, С 12 G 3/08, опубл. 27.05.96).

Однако данная установка не может быть использована для упаривания торфяной воды, поскольку непосредственный контакт нагревателя с торфяной водой приведет к разрушению биологически активных компонентов, входящих в ее состав.

Наиболее близкой по количеству совпадающих существенных признаков и достигаемому результату к заявляемому техническому

решению является установка для концентрирования водных растворов солей, содержащая испарительную камеру водного раствора с жидкостным и паровым пространствами, эжектор, емкость для сбора конденсата пара, насос конденсата и раствора, теплообменник, размещенный в жидкостном пространстве испарительной камеры, и нагреватель, установленный в концентрируемой среде (п. РФ №2143145, МПК В 63 J 1/00, G 21 F 9/00, опубл. 20.12.99).

К недостаткам данной установки следует отнести непосредственный контакт жидкой среды с нагревателем, что будет приводить к разрушению активных компонентов торфяной воды и, как следствие, потере биологической активности концентрата торфяной воды, который планируется использовать в дальнейшем в бальнеологии, парфюмерии и медицине.

Задача - создание устройства, позволяющего получать концентрат торфяной воды, обладающий биологической активностью.

Поставленная цель достигается тем, что в известной установке для концентрирования растворов, содержащей подогреватель, испарительную камеру с паровым пространством и жидкостным пространством, в котором размещен теплообменник, эжектор и сборник конденсата, согласно изобретению, дополнительно установлены емкость с исходным раствором, которая соединена с жидкостным пространством испарительной камеры, емкость греющей воды и насос, размещенные последовательно перед подогревателем, конденсатор, установленный между испарительной камерой и эжектором.

В качестве подогревателя в установке размещены, по меньшей мере, два электрокотла, соединенные последовательно и регулируемые блоком управления.

Для сохранения биологической активности концентрируемой торфяной воды емкость исходного раствора и трубки теплообменника изготовлены из титана.

Äëÿ áîëåå ãëóáîêîãî êîíòðîëÿ çà òåìïåðàòóðîé ïîëó÷àåìîãî êîíöåíòðàòà òîðôÿíîé âîäû óñòàíîâêà ñíàáæåíà áëîêîì èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû ðàñòâîðà, ïðåäñòàâëÿþùåãî ñîáîé òåðìîïàðó, ðàçìåùåííóþ â æèäêîñòíîì ïðîñòðàíñòâå èñïàðèòåëüíîé êàìåðû. Ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíîâëåíî, ÷òî òåìïåðàòóðà êîíöåíòðàòà òîðôÿíîé âîäû íå äîëæíà ïðåâûøàòü 45°Ñ, ïîñêîëüêó áîëåå âûñîêàÿ òåìïåðàòóðà âåäåò ê ðàçðóøåíèþ áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûõ êîìïîíåíòîâ òîðôÿíîé âîäû.

Âî èçáåæàíèå ïåðåãðåâà òîðôÿíîé âîäû è îõëàæäàþùåé âîäû óñòàíîâêà äîïîëíèòåëüíî ñíàáæåíà êîíòðîëèðóþùèìè ïðèáîðàìè, â ÷àñòíîñòè, òåðìîìåòðîì, ìàíîìåòðîì è âàêóóììåòðîì.

Âêëþ÷åíèå â óñòàíîâêó åìêîñòè ñ èñõîäíûì ðàñòâîðîì ïîçâîëÿåò âåñòè ïðîöåññ êîíöåíòðèðîâàíèÿ íåïðåðûâíî äëèòåëüíîå âðåìÿ è ïîëó÷èòü êîíöåíòðàò òîðôÿíîé âîäû â ïðîìûøëåííîì êîëè÷åñòâå çà îäèí öèêë ðàáîòû óñòàíîâêè.

Ñíàáæåíèå óñòàíîâêè ñáîðíèêîì ãðåþùåé âîäû è íàñîñîì, óñòàíîâëåííûìè ïîñëåäîâàòåëüíî íà ëèíèè îòâîäà ãðåþùåé âîäû èç òåïëîîáìåííèêà, ïîâûøàåò ýêîëîãè÷íîñòü óñòàíîâêè, çà ñ÷åò âòîðè÷íîãî èñïîëüçîâàíèÿ òåõíè÷åñêîé âîäû, êðîìå òîãî, ñïîñîáñòâóåò óìåíüøåíèþ ýíåðãåòè÷åñêèõ çàòðàò è îáåñïå÷åíèþ áåçîñòàíîâî÷íîé ðàáîòû óñòàíîâêè.

Èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå ïîäîãðåâàòåëÿ ïî ìåíüøåé ìåðå äâóõ êîòëîâ, ñíàáæåííûõ áëîêîì óïðàâëåíèÿ ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü áåñïåðåáîéíóþ ïîäà÷ó âîäû â òåïëîîáìåííèê ñòðîãî îïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðû, â ÷àñòíîñòè íå âûøå 55°Ñ, ÷òî, â êîíå÷íîì ðåçóëüòàòå, ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü êîíöåíòðàò òîðôÿíîé âîäû, îáëàäàþùèé áèîëîãè÷åñêîé àêòèâíîñòüþ.

Íà ôèã. ïðåäñòàâëåíà îáùàÿ ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ ðàñòâîðà.

Óñòàíîâêà äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ ðàñòâîðà ñîäåðæèò òèòàíîâóþ åìêîñòü 1 ñ èñõîäíûì ðàñòâîðîì, ñîåäèíåííóþ ñ æèäêîñòíûì 2 ïðîñòðàíñòâîì èñïàðèòåëüíîé êàìåðû 3. Â æèäêîñòíîì 2 ïðîñòðàíñòâå

испарительной камеры 3 размещен трубчатый теплообменник 4, при этом трубки 5 теплообменника 4 также изготовлены из титана. Для подачи греющей воды в теплообменник 4 установлено по меньшей мере два электрокотла 6, с блоком управления 7, соединенные с входом теплообменника 4. Выход теплообменника 4 соединен через предохранительный клапан 8 с емкостью 9 греющей воды, за которой установлен насос 10, подключенный через предохранительный клапан 8 к электрокотлам 6. Паровое 11 пространство испарительной камеры 3 подсоединено через конденсатор 12 к эжектору 13. Для эффективного функционирования эжектора 13 в установке может быть предусмотрен эжекторный блок, включающий охладитель 14 рабочей воды эжектора 13, емкость 15 рабочей воды эжектора 13 и насос 16 рабочей воды эжектора 13. Для отвода конденсата из установки к конденсатору 12 подключен сборник 17 конденсата, а для отвода концентрата торфяной воды из жидкостного 2 пространства испарительной камеры 3 к ней подключен сборник 18 концентрата. Для регулирования процесса концентрирования торфяной воды в установке предусмотрены: термометры 19, установленные на линии подачи греющей воды в теплообменник 4, на испарительной камере 3 и на линии отвода греющей воды из теплообменника 4; манометр 20; вакуумметр 21 и блок измерения температуры 22, представляющий собой термопару, размещенную в жидкостном 2 пространстве испарительной камеры 3.

Установка работает следующим образом.

В титановую емкость 1 исходного раствора заливают торфяную воду, из которой она самотеком по мере упаривания поступает в жидкостное 2 пространство испарительной камеры 3. Включают электрокотлы 6, в которых подогревают воду, поступающую в теплообменник 4. Температура греющей воды, проходящей по титановым трубкам 5 теплообменника, не должна быть более 55С. Контроль за температурой греющей воды, поступающей в теплообменник 4,

осуществляется с помощью блока управления 7 и термометра 19, установленного на линии подачи греющей воды в теплообменник 4. Одновременно с подачей греющей воды в теплообменник 4 включается эжектор 13 через запуск эжекторного блока, в котором вода проходит через охладитель 14 рабочей воды эжектора 13, емкость 15 рабочей воды эжектора 13, предохранительный клапан 8 и с помощью насоса 16 рабочей воды поступает в эжектор 13, создавая необходимое разряжение в испарительной камере 3 путем отвода образующегося пара через конденсатор 12. Вакуум, создаваемый в испарительной камере, контролируется с помощью вакуумметра 21 и манометра 20. Создание вакуума в испарительной камере 3 снижает температуру кипения торфяной воды, при этом режим разряжения необходимо поддерживать таким образом, чтобы температура торфяной воды в жидкостном 2 пространстве испарительной камеры 3 не превышала 45°С, во избежание разрушения биологически активных компонентов торфяной воды. Контроль за температурой торфяной воды осуществляют с помощью блока измерения температуры 22. Греющая вода из электрокотлов проходит через титановые трубки 5 теплообменника 4, отдает свое тепло и нагревает торфяную воду, при этом торфяная вода кипит, из нее удаляется водная фракция, таким образом, происходит процесс концентрирования торфяной воды, а водяной пар, образующийся в процессе кипения торфяной воды, поступает из парового 11 пространства испарительной камеры 3 через предохранительный клапан 8 в конденсатор 12, где конденсируется и отводится в сборник 17 конденсата. Греющая вода после выхода из теплообменника 4 через предохранительный клапан 8 поступает в емкость 9 греющей воды, откуда по мере необходимости она через предохранительный клапан 8 с помощью насоса 10 подается в электрокотлы 6 и вновь вступает в процесс. Процесс концентрирования торфяной воды заканчивают, когда объем конденсата торфяной воды, поступивший в сборник 17 конденсата, превысит в 30-50 раз объем

концентрата торфяной воды в испарительной камере. После окончания цикла работы отключаются электрокотлы 6, прекращается подача греющей воды в теплообменник 4, отключается насос 16 рабочей воды эжектора 13. Готовый концентрат торфяной воды сливается в сборник 18 концентрата, откуда по мере надобности поступает на реализацию. Водная фракция торфяной воды из сборника 17 конденсата сливается и утилизируется.

Заявляемая полезная модель обеспечивает получение концентрата торфяной воды, обладающего биологической активностью, который в дальнейшем применяют для изготовления шампуней, кремов и различных лекарственных препаратов.

1. Установка для концентрирования растворов, содержащая подогреватель, испарительную камеру с паровым пространством и жидкостным пространством, в котором размещен теплообменник, эжектор и сборник конденсата, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена емкостью с исходным раствором, соединенным с жидкостным пространством испарительной камеры; емкостью греющей воды и насосом, установленными последовательно перед подогревателем; конденсатором, размещенным между испарительной камерой и эжектором

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве подогревателя установлены, по меньшей мере, два электрокотла, соединенные последовательно и регулируемые блоком управления.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что емкость исходного раствора выполнена из титана.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник изготовлен из титановых трубок.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена блоком измерения температуры.

6. Установка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что она снабжена термометром, манометром и вакуумметром.