«

»

Янв 29

Техника будущего: новые технические решения технологических задач

Морозильная камера (Пат. № 2162578 РФ, F25 D13/00) предназначена для использования в холодильной технике.

На рис. 18.35 представлена морозильная камера. Морозильная камера содержит теплоизолированный корпус 1 с отсеками 2 для размещения продуктов, каждый из которых образован горизонтальной панелью 3 с встроенным в нее контуром 4 циркуляции хладагента, поддон 5 для сбора воды.

Морозильная камера снабжена встроенным в каждую горизонтальную панель 3 контуром 6 циркуляции теплоагента для оттаивания морозильной камеры, съемными перфорированными вставками 7 с отверстиями 8, выполненными из низкотеплопроводного материала, например, стеклопластика, и экраном 9. Горизонтальные панели 3 выполнены перфорированными и имеют отверстия 10. Каждая перфорированная вставка 7 размещена над горизонтальной панелью 3, а экран 9 размещен под панелью 3. Каждый экран 9 образован в виде жалюзи 11 желобообразной формы и посредством водоотводящего трубопровода 12 сообщен с поддоном 5. При закрытии жалюзи 11 последние образуют желоба 13, сообщенные с трубопроводом 12.

1

Рис. 18.35. Морозильная камера

Хладагент, например сжиженный пропан, подают в контур 4 циркуляции, где жидкий пропан испаряется, отбирая тепло от горизонтальной панели 3 и соприкасающегося с ней воздуха, циркулирующего за счет естественной конвекции. Продукты, размещенные в отсеках 2 на вставках 7, охлаждаются и увлажняются от циркулирующего охлажденного воздуха, который проходит по отсекам 2 через отверстия 10 в горизонтальных панелях 3 и отверстия 8 во вставках 7. При работе морозильной камеры в режиме «хранения продуктов» в приоткрытом состоянии обеспечивается свободная циркуляция воздуха между отсеками 2.

При работе морозильной камеры в режиме оттаивания жалюзи 11 в экранах 9 закрывают, прекращают прокачку хладагента в контуре 4 циркуляции и подают в контур 6 циркуляции теплоагент, который отогревает панели 3. При этом талая вода, образующаяся при таянии льда, намороженного на панелях 3, стекает в желоб 13 и посредством водоотводящего трубопровода 12, сообщенного с желобами 13, поступает в поддон 5, откуда по мере накопления удаляется.

Вставки 7, выполненные из низкотеплопроводного материала, исключают контакт продуктов с горизонтальной панелью 3, а, следовательно, продукт предохраняется от примерзания к панели 3 и от нагрева при оттаивании камеры. Кроме того, съемная вставка 7 служит в качестве полки, которая позволяет выгружать и загружать продукты в морозильную камеру.

Морозильная камера отличается тем, что она снабжена встроенным в каждую горизонтальную панель контуром циркуляции теплоагента для оттаивания морозильной камеры, съемными перфорированными вставками из низкотеплопроводного материала и экраном, при этом горизонтальные панели выполнены так, что каждая перфорированная вставка размещена над горизонтальной панелью, экран – под последней, причем каждый экран образован жалюзи желобообразной формы и посредством водоотводящего трубопровода сообщен с поддоном.

Скороморозильный аппарат непрерывного действия для продуктов растительного происхождения (Пат. № 2162 992 РФ, F25 D13/00) предназначен для использования в пищевой и сельскохозяйственной промышленности для холодильной обработки продуктов растительного происхождения.

 

1

Рис. 18.36. Скороморозильный аппарат непрерывного действия

На рис. 18.36 изображен скороморозильный аппарат непрерывного действия для продуктов растительного происхождения: а – общий вид; б – схема размещения лопаток в каскаде; в – звукоизолирующее устройство.

Скороморозильный аппарат непрерывного действия содержит камеру 1, нагнетающие вентиляторы 2 и 3, теплообменник 4, холодильную машину 5, газораспределительную систему, выполненную ступенчато в форме трех каскадов 6, 7, 8 охлаждения, газоотводящий канал 9, загрузочный и разгрузочный желобы 10 и 11. Каждый каскад состоит из воздухораспределительной решетки 12 с направляющими лотками 13, расположенными под углом a. Причем линия АВ центров направляющих лопаток 13 (например, СD) расположена по диагонали АВ каскада охлаждения под углом b, определяемым соотношением:

где L – длина воздухораспределительной решетки 12 каскада охлаждения; Н – высота входа потока воздуха в каскад охлаждения.

Линия центров направляющих лопаток – прямая АВ, на которой расположены точки пересечения касательных к криволинейной поверхности направляющей лопатки.

Радиус скругления лопаток 13 находится по формуле:

где t = (0,25 – 0,5) Н – хорда дуги скругления.

Для регулировки подачи хладоносителя в каждом каскаде аппарата предусмотрены заслонки 14. Второй каскад 7 имеет звукоизлучающие устройства, вмонтированные в стенки камеры и подключенные к генератору 15 низкой частоты. Они состоят из электродинамических излучателей 16 и щелевых концентраторов 17 звука для усиления воздействия на продукт.

Мелкоштучный продукт непрерывно подается в камеру 1. На первом каскаде 6 продукт предварительно охлаждается до криоскопической температуры (например, 0…–5 °С), а на втором каскаде 7 происходит его замораживание в звуковом поле при криоскопической температуре, на третьем каскаде 8 продукт дозамораживается до заданной температуры (например –10…–20 °С). Направляющие лопатки 13, установленные таким образом, как описано выше, обеспечивают прохождение воздуха между ними, подвод его к продукту и равномерное охлаждение последнего. Все это способствует направленному движению продукта в псевдоожиженном состоянии от загрузочного желоба к разгрузочному желобу 11. Отработанный воздух по газоотводящему каналу 9 поступает на теплообменник 4, а затем вентиляторами 2 и 3 подается на замораживаемый продукт, в результате чего создается замкнутый цикл циркуляции воздуха внутри аппарата.

Скороморозильный аппарат непрерывного действия отличается тем, что газораспределительная система выполнена ступенчато в форме трех каскадов, а линия центров направляющих лопаток расположена по диагонали под углом b.

Эскимогенератор (Пат. № 2176888 РФ, А23 G9/08) предназначен для производства мороженого в виде брикетов со вставленными палочками (эскимо).

На рис. 18.37, а изображен фрагмент общего вида эскимогенератора, разрез А-А, разрез Б-Б; б – носитель со щеткой; в – установка щетки и крепление. Эскимогенератор содержит горизонтальную вращающуюся карусель 1 с формочками 2, короб 3, выполненный в виде замкнутого кольца и установленный под каруселью 1, ванну 4 для замораживания мороженого с двойным перфорированным дном 5, боковыми стенками 6 и торцовыми стенками 7 в виде волосяных щеток, имеющих разную высоту в соответствии с профилем формочек и зазором между ними, расположенных на носителе 8, движущихся по направляющей 9 с помощью коромысла 10 и стержня 11 с закрепленным на конце роликом 12, который движется по копиру 13, патрубки 14 для подачи теплоносителя в виде холодного рассола или горячей воды.

Эскимогенератор работает следующим образом: радиальные ряды формочек 2, находящиеся на карусели 1, передвигаются прерывисто по окружности, проходя зоны замораживания и оттайки, теплоноситель через патрубок 14 подается в междонное пространство ванн 4 и через перфорированное дно к формочкам, проходящим через ванну 4.

1
Рассол полностью заполняет ванну, омывая формочки 2 по всей высоте, и сливается через верх боковых стенок, и только часть теплоносителя сливается через торцевые стенки, просачиваясь через щетки. При этом щетки, закрепленные на носителе 8, движутся по направляющей 9 возвратно-поступательно с помощью подпружиненного коромысла 10, на конце которого шарнирно закреплен стержень 11, на другом конце установлен ролик 12, который движется по копиру 13, закрепленному на карусели 1, что позволяет увеличить теплоотдачу от теплоносителя к мороженому за счет уменьшения термического сопротивления, так как щетки убирают излишки оставшегося рассола и не дают ему испаряться и оставлять соли, что ведет к увеличению производительности.

Эскимогенератор, отличается тем, что щетки размещены на носителе, установленном с возможностью возвратно-поступательного движения по направляющей.

Устройство для хранения продуктов при низких температурах (Пат. № 2162577 РФ, F25 D13/00) предназначено для установки, например, в бортовых холодильниках, применяемых на борту космической орбитальной станции типа «Мир».

1

Рис. 18.38. Устройство для хранения продуктов при низких температурах

На рис. 18.38 показано устройство для хранения продуктов при низких температурах, оно содержит теплоизолированный контейнер 1 с вертикальными боковыми стенками 2, размещенный в нем испаритель 3 с контуром 4 циркуляции хладагента, закрепленный на стенке 5 контейнера 1 вентилятор 6 для принудительного охлаждения, отсеки 7 для размещения продуктов, образованные съемными полками 8, расположенными одна под другой под испарителем 3. Устройство снабжено дополнительным контуром 9 циркуляции хладагента, подключенным посредством гибких связей 10, выполненных, например, из пластичных фторопластовых труб, металлических рукавов и так далее, к основному контуру 4 циркуляции хладагента в испарителе 3. Дополнительный контур 9 циркуляции хладагента размещен в одной из съемных полок 11. В вертикальных противоположных боковых стенках 2 контейнера 1 выполнены пазы 12 для перемещения по ним одной из полок 11, снабженной защелками 13 для фиксации ее в требуемом положении по высоте контейнера 1. Дополнительный контур 9 циркуляции хладагента имеет элементы для подключения к автономной установке 16 прокачки хладагента, содержащие магистрали 14 прокачки хладагента с отсечными клапанами 15. Такой автономной установкой 16 может быть, например, холодильная машина.

Хладагент, например сжиженный пропан, подают в контур 4 циркуляции хладагента испарителя 3, где жидкий пропан испаряется, отбирая тепло от стенок испарителя 3 и соприкасающегося с ним воздуха. Охлажденный воздух от испарителя 3 поступает в отсеки 7, где охлаждает и увлажняет размещенный там продукт. Перемещение воздуха в контейнере 1 производится посредством вентилятора 6 или естественной конвекцией.

Хладагент, подаваемый в дополнительный контур 9 циркуляции по гибким связям 10 от контура циркуляции 4 испарителя 3 или от автономной установки 16 прокачки хладагента, охлаждает полку 11 и дополнительно доохлаждает продукт, размещенный в отсеках 7, и циркулирующий в них воздух. В зависимости от температуры прокачиваемого хладагента в дополнительном контуре 9 циркуляции осуществляют регулировку охлаждения продуктов по отсекам 7, перемещая полку 11 выше или ниже и фиксируя ее посредством защелок 13 по высоте контейнера 1. Гибкие связи 10 обеспечивают работу контура 9 и перемещение полки 11 по пазам 12 между отсеками 7.

Полки 8, образующие отсеки 7 и предназначенные для размещения на них продуктов, выполнены съемными и при необходимости вынимаются из контейнера 1, например, при размещении негабаритных продуктов или для обеспечения передвижения полки 11 в соседний отсек 7 (по высоте контейнера 1) достигают заданный температурный уровень в любом отсеке 7, при этом полку 11 используют в качестве полки 8 для размещения на ней продуктов. Полка 11 и полка 8 содержат отверстия 18 для циркуляции воздуха внутри контейнера 1.

Устройство для хранения продуктов при низких температурах отличается тем, что оно снабжено дополнительным контуром циркуляции хладагента.

Установка для вымораживания восковых веществ из растительных масел (Пат. № 2156280 РФ, С11 В3/00) предназначена для вымораживания (винтеризации) восковых веществ.

На рис. 18.39 изображена схема установки для криогенного вымораживания восковых веществ из растительных масел: а – технологическая линия; б – криогенный аппарат для вымораживания восковых веществ из растительных масел; в – вид трубчатой мешалки. Технологическая линия для криогенного вымораживания восковых веществ из растительных масел состоит из насосов 1, 3, 9, 12 и 14, емкости 2, теплообменника 4, охладителя 5, криогенного аппарата 6, фильтров 7, сборника осадка 8, промежуточного сборника 10, смесителя 11 и нагревателя 13.

Аппарат криогенного замораживания (рис. 18.39, б) включает в себя металлический корпус  1 с привернутой к нему крышкой 2, медленно вращающимся перфорированным валом 3 и приваренной к нему трубчатой мешалкой с отверстиями для равномерного распределения паров азота по объему аппарата, и скребками 4 для очистки боковых стенок аппарата от налипшего продукта, а также осевого вентилятора 5, установленного на раме 6, имеющей возможность установки оси венти­лятора перпендикулярно поверхности масла для аналогичных целей, патрубков для загрузки 7 и выгрузки 8 продукта, патрубка для подсоединения центробежного вентилятора для отвода паров азота 9.

В зоне загрузки жидкого продукта установлен стакан 10 из пищевого фторопласта с целью исключения образования наростов загустев­шего масла на стенках корпуса. Вал выполнен с различной степенью перфорации по длине.

1

а) Рис. 18.39. Установка для вымораживания восковых веществ

1

Рис. 18.39. Продолжение

Трубчатая мешалка (рис. 18.39, в) представляет собой  перфорированные трубки 10, приваренные к валу под углом 120°, в количестве 6 штук с приваренными к ним шайбами 15 для обеспечения равномерного распределения азота через торцевые поверхности трубок.

Вал 3 (рис. 18.39, б) вращается в подшипниковых опорах, состоящих из подшипников 11 и крышки 12. Во избежание попадания в подшипники продукта они уплотняются с одной стороны стаканом 10, а с другой – металлическим пружинным кольцом с фторопластовой оболочкой 13.

С целью исключения теплопритоков из окружающей среды в рабочую зону аппарата и во избежание образования снеговой шубы аппарат снабжен теплоизоляцией 14 из супертонкого стекловолокна.

Масло насосом 3 подается в регенерационный теплообменник 4, где охлаждается вымороженным маслом, затем поступает в охладитель 5, в котором температура масла понижается до 4…12 °С, далее направляется в аппарат криогенного замораживания 6. Из него масло насосом 14 через нагреватель 13 перекачивается в фильтры 7. Для улучшения условий фильтрования масло подогревается горячей водой до 20 °С в нагревателе 13, а на фильтре создают дренажный слой. Для этого в смеситель 11 подают фильтрованное масло из фильтров 7 и дренажный материал (обычно кизельгур). Готовят при перемешивании 3…5 %-ную суспензию дренажного материала в масле и насосом 12 ее непрерывно подают в линию масла в количестве 0,1…0,5 % к массе масла, поступающего на фильтрование. Для создания условий лучшей кристаллизации периодически в криогенный аппарат 6 при помощи насоса 12 подается суспензия в количестве 0,05…0,1 % к массе масла для образования центров кристаллизации.

Криогенный аппарат (рис. 18.39, б) работает следующим образом. Масло подается непрерывно в верхний патрубок 7, попадает на мешалку 16, из отверстий которой и из перфорированного полого вала поступают пары азота. Азот подается из емкости для хранения в отверстия вала под давлением 0,25 МПа, что препятствует попаданию масла в отверстия.

При вращении вала 3 масло поступательно движется из патрубка загрузки 7 к патрубку выгрузки 8, претерпевая стадии охлаждения, переохлаждения и кристаллизации. Осевой вентилятор 5 в процессе работы равномерно распределяет пары азота по всему объему аппарата.

Поступательное движение обрабатываемого масла удается создать за счет возможности изменения высоты стоек аппарата 17. Левые стойки должны быть выполнены в виде двух соединенных нержавеющих труб, различного диаметра, расположенных соосно одна другой с просверленным отверстием для регулировочного винта, находящегося в этом отверстии, или с помощью накладной гайки 18, закрепленной под стойками.

Вымороженное таким образом масло (рис. 18.39, а) поступает на фильтры 7, в которых возможно использование теплоты паров сконденсировавшегося азота для плавления восков при очистке фильтров путем направления этих паров в подогреватель 13.

При фильтровании первые мутные порции масла отводятся в смеситель 11, прозрачное масло поступает в промежуточный сборник 10, откуда насосом 9 через теплообменник 4 подается в емкость 2 и насосом 1 – к потребителю.

Установка для вымораживания восковых веществ из растительных масел отличается тем, что в качестве кристаллизатора используют криогенный аппарат.

Добавить комментарий