3.1. Механические пеногасители

Основным узлом любого механического пеногасителя яв­ляется быстровращающийся ротор, выполняемый в виде диска с лопатками, беличьего колеса, набора конусов, гладких и с ло­патками, и различных их комбинаций.

Все механические пеногасители можно подразделить на две группы: ударно-сдвигового воздейст­вия на пену и центробежно-фильтрационного.

В первом случае пена разрушается за счет ударов и сдвиго­вых деформаций, вызванных вращающимися дисками, лопастями, а также струями и каплями жидкости, разбрасываемой вра­щающимся ротором. Во втором случае разделение (осушка) пены происходит за счет фильтрования жидкости (синерезиса) в поле центробежных сил.

Пеногаситель ударно-сдвигового действия. В зависимости от направления потока пены после сепарации эти пеногасители выполняются в двух вариантах: с раздельным и смешанным отводом вторичной пены.

Пеногаситель с раздельным отводом пены (рис. 3.1) имеет сепарационную камеру 3, расположенную вне зоны ценообразо­вания. Первичная пена подается на ротор 2 по трубопроводу 1. Вторичная пена выводится из сепарационной камеры через шту­цер 4 и может быть направлена на дальнейшую обработку или возвращена в аппарат образования первичной пены.

У наиболее распространенных пеногасителей со смешанными потоками исходной и вторичной пены роторы размещаются непо­средственно в ферментаторе под его верхней крышкой. По на­правлению движения газа эти устройства часто классифицируют как пеногасители с отводом газа в обход ротора.

Разрушение пены достигается за счет сдвиговых деформаций в области ротора, а также за счет ударного воздействия на нее струй и капель жидкости, отбрасываемых ротором. Завеса из струй и капель, охватывающая активную зону пеногашения, является основной преградой для прохождения пены. Если руко­водствоваться этой предпосылкой, то из всего разнообразия роторов пеногасителеи ударно-сдвигового действия следует вы­брать две типо-конструкции: плоский диск с лопатками, уста­новленными на его нижней плоскости, и струйно-турбинный. Последний (рис. 3.2) представляет собой диск 2 с камерой 3 для ввода в него жидкости. В диске просверлены радиальные каналы 4. На нижней плоскости диска закреплены лопатки 5. Жидкость подается в камеру 3 по патрубку 1. При этой конструк­ции разрушение пены происходит как жидкостью самой пены, так и дополнительной, подаваемой через патрубок 1 в камеру 3 и распыляемой под действием центробежной силы через каналы 4. В качестве дополнительной жидкости может быть использована культуральная среда или химический пеногаситель. Важным пре­имуществом струйно-турбинного пеногасителя является возмож­ность регулирования кинетической энергии разрушающего по­тока жидкости изменением ее общего количества при постоянной линейной скорости ротора.

Рис.3.1 Пеногаситель ударно-сдвигового Рис. 3.2 Пеногаситель ударно-сдвигового действия

действия, с раздельным отводом вторичной с ротором в свободном объеме

пены

Число пеногасителей, обслуживающих ферментатор, зависит от его диаметра. Если активная зона пеногашения охватывает все сечение ферментатора, то достаточно одного пеногасителя.

При большом диаметре ферментатора на его крышке уста­навливают несколько сепараторов с ограниченной площадью пеногашения (рис. 3.3). В этом случае ротор 4 размещается в сепарационной камере с кольцевой перегородкой 5, переходя­щей в расширяющийся конус 2. Газ, выделившийся из пены, проходит в обход ротора и выводится из конусной камеры через штуцер 1.

Рис. 3.3. Пеногаситель ударно-сдвигового действия

с ротором в сепарационной камере

Вторичная пена возвращается в ферментатор. При слабой циркуляции газожидкостной системы в ферментаторе в верхней его части образуется смесь с повышенным содержанием вто­ричной пены. Поскольку такая пена состоит из пузырьков малых размеров, к тому же обедненных кислородом, в этой зоне будет ухудшенный массообмен. Наблюдается при этом и резкое воз­растание мощности, потребляемой ротором пеногасителя.

Пеногаситель центробежно-фильтрационного действия.

Пеногасители этого вида устанавливаются, обычно, под верхней крыш­кой ферментатора.Ротор пеногасителя (рис. 3.6) имеет набор конических таре­лок 1 с вертикальными лопастями-перегородками. Тарелки наса­жены на быстро вращающийся полый вал 2 с отверстиями 3 для вывода газа. Первичная пена за счет избыточного давления внутри ферментатора поступает в межтарелочное пространство ротора и перемещается к его оси, приобретая одновременно вращательное движение.

Под действием центробежных сил происходит фильтрование жидкости. Жидкость накапливается под нижними поверхностями тарелок и стекает к периферии ротора. В момент ее срыва с кромок тарелок может образовываться вторичная пена. Газ, выделившийся из пены, через отверстия поступает в полый вал ротора и выходит наружу. В связи с этим такие устройства часто классифицируют как пеногасители с проходом газа через ротор.

Газ

Рис. 3.6. Пеногаситель центробежно-фильтрационного действия

Основной характеристикой пеногасителя является его про­пускная способность по пене при заданных начальном и конеч­ном ее газосодержаниях.