Способ разделения жидких дисперсных систем

 

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ путем создания потока в горизонтально расположенном кольцевом трубопроводе и раздельном выводе дисперсной фазы и дисперсионной среды, отличающийся тем, что, с целью повышения степени разделения и снижения энергозатрат при разделении жидких дисперсных систем с концентрацией до 40 г/л, поток создают в трубопроводе прямоугольного сечения со скоростью не более 1,0 м/с, при этом вывод дисперсной фазы осуществляют на внутреннем контуре трубопровода , а дисперсионной среды на наружном. (Л со Nj 4:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ц1) 4 В 04 С 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3744935/23-26 (22) 03.04.84 (46) 15. 12.85. Бюл. № 46 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" (72) В.П. Соколов, Л.В. Илясов, Н.Ф. Лешонок и В.Е. Шульга (53) 621.928.37(088.8) (56) Промышленность Армении, 1982, ¹ 8, с. 49-50. (54) (57) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ

ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ путем создания потока в горизонтально расположен„„SU„, 1197 40 A ном кольцевом трубопроводе и раздельном выводе дисперсной фазы и дисперсионной среды, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыФ шення степени разделения и снижения энергозатрат при разделении жидких дисперсных систем с концентрацией до 40 г/л, поток создают и трубопроводе прямоугольного сечения со скоростью не более 1,0 м/с, при этом вывод дисперсной фазы осуществляют на внутреннем контуре трубопровода, а дисперсионной среды— на наружном.

1 1

Изобретение относится к способам разделения суспензий, эмульсий и может быть использовано в химической, металлургической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение степени разделения и снижение энергозатрат.

Разделение осуществляют в трубо( проводе прямоугольного сечения, что

1 исключает перемешиванйе потока за счет ецио винтового движения. Наилуч( шие результаты достигают при ширине трубопровода больше его,.высоты и горизонтальном расположении ширины трубопровода, что позволяет исключить поперечные циркуляции потока. При этом в прямоугольном кольцевом трубопроводе при скорости потока не более 1 м/с в поперечном сечении потока образуется перепад скорости, вектор которого направлен по радиусу кольца, а уменьшение скорости направлено к центру кольца.

На фиг. 1 изображена часть горизонтально расположенного кольцевого трубопровода прямоугольного сечения", на фиг.. 2 — сечение А-А на фиг. 1.

Поток жидкой дисперсионной системы имеет ширину ct и высоту 6

I (. Скорость Y во внешнем контуре потока убывает в сторону внутреннего контура потока, где ее значение рав-. (( но при этом в сечении потока об1 (( разуется перепад скорости dV Y-v вектор которого у направлен по радиусу к центру кольца. При таком профиле скоростей в сечении потока к частицам дисперсной фазы прикладываются силы, направление которых совпадает с направлением вращения потока, а величина убывает в направлении к центру вращения потока.

Такое распределение сил приводит к вращению частиц дисперсной фазы в горизонтальной плоскости в направлении вращения потока, вследствие чего частицы смещаются к внутреннему контуру потока. Частица 6 смещается ( в положение 6

Скорость смещения частиц пропорциональна их размеру и вращательный момент частиц в несколько десятков раз превосходит их момент инерции.

Так при радиусе вращения потока

200 мм и скорости потока 1,0 м/с

197740

5

f5

45 скорость смещения частиц раэмером

0,1 мм составляет более 0,3 м/с, что в несколько раз больше скорости смещения частиц к внешнему контуру потока по прототипу эа счет центробежной силы.

Увеличение скорости потока до

1 м/с приводит к уменьшению перепада скорости и при скорости потока больше 1 м/с перепад скорости между внешним и внутренним контурами потока становится равным нулю, при этом прекращается смещение частиц к внутреннему контуру потока. Дальшейшее увеличение скорости потока приводит к образованию сложного профиля скоростей с несколькими максимумами скоростей в сечении потока, вследствие чего образуются завихрения потока и наблюдается перемешивание частиц в потоке. При скоростях потока 10 м/с и более центробежная сила увеличивается до значений, при которых крупные частицы размером более 0,1 мм преодолевают завихрения потока и смещаются к внешнему контуру потока.

Уменьшение скорости потока от значения 1 м/с приводит к росту перепада скоростей между внешним и . внутренним контурами потока и к увеличению скорости смещения частиц к внутреннему контуру потока. При скорости потока, когда исток превосходит сток, наступает разрыв потока и направленное смещение частиц к внутреннему контуру прекращается.

Выбор скорости потока осуществляют в зависимости от гранулометрического состава дисперсной фазы и обеспечения максимальной производительности.

Отделение крупных частиц размером более 0,5 мм осуществляют при больших скоростях вплоть до 1 м/с, а частиц размером менее 0,5 мм — при скоростях менее 0,7 м/с.

Вывод дисперсной фазы осуществляют на внутреннем контуре потока, например гидравлическим способом, воздушным или жидкостным эжектором или любым известным способом.

Вывод осветленной дисперсионной среды осуществляют на внешнем .контуре, например на внешней части выхода потока до границы со сконцентрированной дисперсной фазой.

1197

Скорость потока

Размеры кольца трубопровода, мм

Направление смещения частиц

Содержание частиц в фугате, г/л

Внутренний радиус кольца

К центру

К центру

К центру

К центру

Безразлично

150,0

0,2

Ширина щели

60,0

0,5

0,01

0,7

0,05

Высота щели

10,0

1,0

1,0

1,2

4,0

Внутренний радиус кольца

К центру

К центру

К центру

К центру

150,0

0,2

0,5

0,015

0,049

Ширина щели

100,0

0,7

Высота щели

5,0

1,0

1,10

Безразлично

4,0

К центру

К центру

0 5

0,017

Способ может быть применен как при отделении пузырьков воздуха, частиц с плотностью, близкой к плотности дисперсионной среды, так и твердых частиц с плотностью, например, 2,65 10 кг/м и позволяет

3 ф осуществлять практически полное отделение частиц дисперсной фазы размером до 50 мкм при длине вращательного движения потока менее одного 10 витка. Для повышения качества отделения дисперсных частиц размером

50 мкм и менее увеличивают длину вращательного движения потока до полного витка и более. <5

Пример. Проводились экспериментальные исследования на одном кольце горизонтально расположенного кольцевого трубопровода с радиусом кольца 150 мм, 400 мм при ширине . 2о

60 мм и высоте 10 мм и соответственВнутренний радиус кольца 400,00 0,2

740 4 но 100 мм и 5 мм сечения трубопровода.

Отделение частиц осуществлялось в диапазоне размеров от 10 мкм до 2,0 мм и плотности частиц от плотности воздуха. до плотности речного песка 2,65 10 кг/м и концентрации твердых частиц 4,0 г/л.

Результаты экспериментальных исследований сведены в таблицу.

Таким образом, предлагаемый способ в сравнении с прототипом позволяет повысить качество разделения идких дисперсных систем в широком диапазоне плотностей отделяемых частиц.и широком диапазоне размеров, при этом затраты энергии на разделение по предлагаемому способу более чем в 30 раз меньше в сравнении с прототипом.

1197740

Продолжение таблицыШирина щели

0,06

60,0

К. центру

0,7

1,2

1,0

К центру

Безразлично

4,0

1 О, 0

1,2

Высота щели

Внутренний радиус кольца

400,0

0,2

К центру

К центру

К центру

К центру

Безразлично

0,018

0,065

0,5

Ъ

100,0

0,7

Ширина щели

Высота щели

1,22

1,0

5,0

4,0

Составитель В.Тимошков

Техред И.Асталош Корректор С.Шекмар

Редактор А.Долинич

Заказ 7652/9

Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4