Роторный аппарат

 

Изобретение может быть использовано для проведения тепломассообменных процессов в системах жидкостьжидкость, твердое - жидкость в химической , нефтехимической, пищевой, медицинской отраслях промышленности и при производстве особо чистых веществ . Целью изобретения является повьшение производительности процесса растворения за счет сокращений времени достижения концентрации насьщения. Роторный аппарат содержит корпус с патрубками входа и выхода среды , концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивания и привод. Каждый канал в роторе вьтолнен под углом d к образукяцей боковой поверхности ротора и поперечное сечение ротора частично перекрывает поперечное сечение не менее двух соседних каналов статора. При этом угол наклона каналов статора определяется соотношением d. 4 arctg -h/a+b, где h, а - высота и ширина каналов статора; b - расстояние между каналами статора. 5 ил. 2 табл. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19! (!1! (51) В 0 П 3 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTGPCH0f4Y СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4072175/31-26 (22) 28.05.86 (46) 07.10.88. Бюл. N 37 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72) В.М.Червяков, Ю.В.Воробьев, Б.С.Спиридонов, А.Г.Ткачев и Э.И.Приходько (53) 66 ° 015.23 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 443669, кл. В 01 D 3/30, 1972.

Авторское свидетельство СССР

В 1169721, кл. В 01 D 7/28, 1985. (54) РОТОРНЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение может быть использовано для проведения тепломассообменных процессов в системахжидкость— жидкость, твердое — жидкость в химической, нефтехимической, пищевой, медицинской отраслях промьппленности и при производстве особо чистых веществ. Целью изобретения является повышение производительности процесса растворения за счет сокращений времени достижения концентрации насыщения. Роторный аппарат содержит корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивания и привод.

Каждый канал в роторе выполнен под углом Ch к образующей боковой поверхности ротора и поперечное сечение ротора частично перекрывает поперечное сечение не менее двух соседних каналов статора. При этом угол наклона каналов статора определяется соотношением д 4 arctg h/à+Ü, гце h, авысота и ширина каналов статора; Ь— расстояние между каналами статора.

5 ил. 2 табл.

1428402 где д а «высота gg ширина какала pта Щ тора;

Ь вЂ” расстояние между каналами статора.

Аппарат работает следующим абра зом 45

Обрабатываемая среда поступает через патрубок 4 самотеком или под давлением в полость ротора 7„. поступает в наклонные каналы ротора 6. Так как каналы 6 выполнены под углом к образующей ротора, то проходное сечение в сопряжении ротор - статор постоянно измекяетсн., raz zак изменяет= ся его площадь и положение участков истечения. На фиг.4 и фиг.5 показано два крайних взаимных положения ротора и статора в процессе работы.

В случае, изображенном на фиг.4, истечение происходит кз двух протиИзобретение относится к устройст вам для создания импульсных колебаний в прочной среде,цля проведения массообменных процессов в системах жидкость — жидкость и твердое жидкость и может быть использовано в пищевой, медицинской промьппленностях и при производстве особо чистых веществ,.

Цель изобретения - повьппение производительности процесса растворения эа счет сокращенин времени достиже= нин концентрации касьпцекин.

На фиг. i изображен роторный аппарат, продольный разрез, на фиг.2 -, вид А на фиг.1 на фиг.3 — вид Б ка фиг.1 на фиг.4 и 5 - возможные случаи перекрытия поперечных сечений каналов ротора и статора.

Роторный аппарат содержит корпус 1 ,с патрубком 2 выхода среды, крышку

3 с коаксиалько расположеяньп4 пач рубком 4 входа, скрепленную с корпусом 1 статор 5 с каналами 6 в боковых стенках, ротор 7 с каналами 8 в боковых стенках и камеру 9 озгучивакин,, образованную корпусом 1, крьпп-кой 3 н статором 5.

Каждьй какая в Оо оре выполнен код углом 4. к образующей боковой поверхности ротора, и его поперечное сече::-.*ие частично перекрывает поперечное сечение двух или более качалов статора, причем угол наклояа каналов ротора определяетсн соотношением

1Q

15 ЪO

М

35 воположных участков поперечного сечения каналов статора. В другом случае, изображенном ка фиг.5, истечение происходит из среднего участка канала. В процессе вращения ротора поток обрабатываемой среды проходит и через промежуточные участки истечения. Следовательно, изменяющаяся скорость потока (вследствие изменения площади проходного сечения) и направление вектора скорости (из-за перемещающихся по высоте канала статора участков истечения) вызывает значительную турбулизацию потока среды в активной зоне аппарата - каналах 8 статора, где процессы тепломассообмека протекают наиболее интенсивно, Затем поток жидкости поступает в камеру 9 озвучивания, где подвергается дополнительному воздействию акустических колебаний и выводится из аппарата через патрубок 2.

Применение аппарата особенно эффективно при проведении массообменных процессов, скорость которых лимити руется скоростью диффузии. Анализи,руя основное кинетическое уравнение диффузионных процессов, можно сделать ЪЮ вывод, что интенсификация их достигается уменьшением эффективной толщины диффузионного слоя. Это обеспечиваетсн созданием переменной скорости обтекания частиц, т.е. когда частица участвует в потоке жидкости, изменяющем направление, величину, кли когда частица переходит из одного потока в другой с разными векторами скорости.

В предлагаемой1 конструкции аппарата каналы статора в процессе работы полностью не открываются и не закрываются. Следовательно. пройдя резкое сужение в промежутке ротор — статор, поток среды значительно уменьшает скорость движения и таким образом увеличивается время контактирования частиц с жидкостью в активной зоне— каналах статора. Это явлнется дополнительньп1 фактором, увеличивающим скорость тепломассообмена. Так как полость ротора всегда соединена с камерой озвучивания, то это приводит к значительному снижению гидравлического сопротивления аппара" à..è, как следствие, снижаютсн энергоэатраты яа проведение технологического процесса.

h, =arCto + ю

40 а+Ь

Таблица1

Угол наклона, 10 град

Время достижения концентрации насыщенияя, с

16 17 22 22 23

3 14284

Указанное расположение элементов аппарата позволяет устранить возможность возникновения импульсной кавитации. Кавитация в аппаратах подобного типа возникает в случае, когда от5 верстия статора полностью перекрываются промежутками между отверстиями ротора. В этом случае при периодических открытиях каналов статора возникает большой по величине отрицательный импульс давления, нарушающий сплошность потока жидкости и вызывающий интенсивную кавитацию, В предлагаемой конструкции аппара- 1 та между полостью ротора и камерой озвучивания всегда существуют поток обрабатываемой среды, и получаемый отрицательный импульс давления мал или не возникает, т.е. отсутствует условие возникновения импульсной кавитации.

Проводят эксперименты по растворению хлорида натрия. Эффективность предлагаемого аппарата оценивается временем достижения концентрации на- 25 сыщения.. Во всех экспериментах исходный продукт имеет одинаковый гранулометрический состав.

Пример 1. Диаметр ротора

200 мм, число каналов 20; высота канала статора 10 мм.

Для данных геометрических размеров

; наибольший угол наклона канала ротора

° ф, при котором перекрываются два соседних канала статора, равен 18 . Проводят эксперименты при углах наклона меньше и больше максимального. Результаты экспериментов приведены в табл. 1.

Пример 2. Диаметр ротора

200 мм; число каналов 30; высота канала статора 10 мм.

Наибольший угол наклона dÑ, при котором перекрываются два соседних

02

4 канала статора, равен 26 . Результаты экспериментов приведены в табл.2.

Hs примеров видно, что,при невыполнении условия перекрытия двух или более каналов статора время достижения концентрации насыщения увеличивается на 30-407., т,.е. Уменьшается эффективность процесса растворения.

Уменьшение времени растворения до достижения концентрации насыщения позволяет значительно увеличить производительность аппарата.

По результатам испытаний можно сделать вывод, что предлагаемый аппарат позволяет значительно увеличить производительность процесса растворения.

Формула из обретения

Роторный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивали и привод, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса растворения за счет сокращения времени достижения концентрации насыщЕния,, каждый канал в роторе выполнен под углом с к образующей боко-! вой поверхности ротора и поперечное сечение ротора частично перекрывает поперечное сечение не менее двух соседних каналов статора, при этом угол наклона каналов статора определяется. соотношением где h à — высота и ширина каналов статора, Ь вЂ” расстояние между каналами статора, 17 30 45 70

15 25 45

Время достижения концентрации насьпцения, с

15 16

15

Составитель С.Ьаранова

Техред М.Ходанич

Редактор И.Яцола

Корректор О. Кравцова

Заказ 5067/10 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Угол наклона, град

1428402

Т.а блица 2