Устройство для классификации осадков

 

Использование: для отмывки и классификации оксидных материалов в производстве пьеэокерамики. Сущность изобретения: в устройстве для классификации осадков, включающем последовательно соединенные и расположенные один под другим конусообразные сосуды, установлены успокоители потока и тарелки с отводящими трубками для сбора осажденных фракций. Сосуды выполнены с увеличением угла конусности в направлении перемещения суспензий. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я В 03 В 5/36

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а(— *

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4858422/03

{22) 08.08.90 (46) 07.05.93. Бюл.t+ 17 (71) Днепропетровский химико-технологический институт им.Ф.Э.Дзержинского (72) Ю.K.Tàðàíåíêo, О.И.Школа, В.В.Белов, А.Е.Досвицкий и Л.А.Семенюта (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 705119, кл. В 01 21/02, С02 С 3/00, 1979.

2, Авторское свидетельство СССР

М 961780, кл. В ОЗВ.5/62, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ

ОСАДКОВ

Предлагаемое изобретение относится к аппаратам для промывки и классификации (дисперсного анализа) высокодисперсных осадков и может найти применение для отмывки и классификации оксидных материалов в производстве пьезокерамики.

Целью изобретения является обеспечение непрерывности процесса классификации и повышение точности распределения частиц по фракциям при расширении функциональных возможностей устройства за счет эффекта отмывки твердой фазы. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено установленными в верхней и нижней частях сосудов успокоителями потока и установленными между ними коаксиально сосудам тарелками с отводящими трубками для отбора осажденных фракций, установленными с зазором к днищу тарелок, при этом патрубки для подвода суспензии расположены тангенциально стенкам сосудам на уровне тарелок, патрубки для подвода рабочего

„„50 „„1813574 А1 (57) Использование: для отмывки и классификации оксидных материалов в производ, стве . пьеэокерамики. Сущность изобретения: в устройстве для классификации осадков, включающем последовательно соединенные и расположенные один под другим конусообразные сосуды, установлены успокоители потока и тарелки с отводящими трубками для сбора осажденных фракций. Сосуды выполнены с увеличением угла конусности в направлении перемеще.. ния суспензии. 2 ил. агента установлены в вершинах сосудов, а сосуды выполнены с увеличением угла конусности в направлении перемещения суспензии, причем угол в основании конусов определяется соотношением: где а — угол в основании конуса; ,и — динамическая вязкость промывающей жидкости; р1 — плотность твердой фазы; р- плотность промывающей жидкости;

° d1, d2 — крайние диаметры выделяемой фракции;

h>, Н вЂ” расстояния от основания конуса до верхней и нижней границ определяемой фракции;

g — ускорение свободного падения;

1 — порядковый номер конусообразного сосуда.

1813574

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критериям "Новизна", "положительный эффект". Отличительные существенные признаки изобретения в результате исследования не обнаружены, следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "Существенные отличия", Установка коаксиально сосудам тарелок с отводящими трубками для сбора осажденных фракций, успокоителей потока, расположение патрубков подвода суспензии тангенциально стенкам сосудов на уровне тарелок, а патрубков для подвода рабочего агента — в вершинах сосудов позволяет осуществить:

1, Непрерывный отбор твердой фазы суспенэии по трубке, сообщающейся с тарелкой.

2. Непрерывную подачу анализируемой суспензии через установленный тангенциально стенкам сосуда патрубок повода суспензии.

3. Непрерывный отвод твердых частиц других фракций с частью промывающей жидкости через патрубок, установленный в основании конуса.

Снабжение устройства укаэанными конусообразными сосудами по числу анализируемых фракций, способ соединения и установки сосудов, выбор угла в основании конусов согласно соотношения (1), (вывод соотношения в приложении 1) позволяет получить в зоне тарелки каждого конусообразного сосуда определенную фракцию твердых частиц, отобрать эту фракцию и одновременно отмыть твердые частицы от вредных примесей. Эффективность отмывки частиц объясняется тем, что они находятся во взвешенном состоянии в слое ЛЬ = hz — h< (фиг,1), в котором происходит смена промывающей жидкости.

Распределение частиц в слое hh заданной высоты позволяет при заданных расходах Q1 — промывающей жидкости, Qg — анализируемой суспензии и Оз — заданной фракции с частью промывающей жидкости, фиксировать концентрацию частиц в зоне отборной тарелки, а следовательно, обеспечить заданную производительность устройства по твердой фазе.

От устройств аналогичного назначения (1, 2) предлагаемое отличается более высокой производительностью при одновременном повышении эффективности твердых частиц от вредных примесей.

На фиг,1 схематично изображен конусообразный сосуд в разрезе и схема сил, действующих на частицы с минимальным d1 и максимальным dz диаметрами; на фиг.2 —. устройство для отмывки и классификации.

Конусообразный сосуд устройства для отмывки классификации. осадков включает конусообразный корпус 1, в средней части которого по обе стороны от отборной тарелки установлены успокоители потока 2 в виде решеток, Отборная тарелка 3 при помощи трубки 4 установлена в средней части кону10 сообразного сосуда. Подвод промывающей жидкости осуществляется через трубопровод и штуцер 5, установленные в вершине конуса. В средней части установлен патрубок 6 для тангенциального ввода анализиру15 емой суспенэии. В основании конуса установлен патрубок 7 для отвода промывающей жидкости с частицами мелких фракций.

Устройство для отмывки и классифика20 ции осадков (фиг.2) включает конусообразные сосуды (фиг.1) по числу определяемых фракций, На фиг.2 показано три сосуда с углами при вершине а1, с, аз. Величина углов определяется из соотношения (1) с

25 учетом диаметров частиц фракций. Все три конусообразных сосуда, как и показанный на фиг.1, содержат конусообразные корпуса

8, успокоители потока 9, отборные тарелки

10, связанные с отводящими трубками 11, 30 трубопроводы 12. с помощью которых сосуды через отверстия в вершинах конусов сообщаются с емкостью для промывающей жидкости, патрубки 13, первый иэ который соединен с емкостью для анализируемой

35 суспензии, а последующие соединяются с патрубками 14 предыдущих сосудов. В устройстве предусмотрены линии 15, 16, 17 для отвода частиц определенных фракций.

Устройство работает следующим обра40 зом.

Промывающая жидкость подается по трубопроводам 12 во все конусообразные корпуса 8. В первый корпус анализируемая суспензия подается в зону тарелки 10, эа

45 счет выбора угла конуса а1 определенная фракция частиц (диаметром d1 — dz) уравновешивается в районе отборной тарелки, эа счет. создания вакуума в линии 15 указанная фракция вместе с частью промывающей

50 жидкости эвакуируется с тарелки через трубку 11„остальные фракции вместе с частью промывающей жидкости через патрубок 14 в основании конуса и патрубок 13 в зоне тарелки под напором промывающей

55 жидкости эа счет выбора а в основании второго конуса уравновешивается следующая фракция частиц (диаметром 42* -бз ) и отбирается вместе с частью промывающей жидкости по линии 16. Последняя фракция

1813574 частиц (диаметром бэ* — dp) уравновешивается при заданном расходе промывающей жидкости в районе отборной тарелки и отводится вместе с частью промывающей жидкости по линии 17, В каждом из конусообразных корпусов 8 фракция частиц занимает зону определенной ширины, в которой происходит смена промывающей жидкости. Работают все механизмы массообмена, поэтому одновременно с классификацйей твердой фазы анализируемой суспензии происходит ее отмывке от примесей.

Предлагаемое техническое решение выгодно отличается от прототипа, так кзк повышается производительность устройства эа счет непрерывности ведения процесса и одновременно с классификацией частиц ведется их отмывка от вредных примесей.

Предлагаемое изобретение в 1991-1992 гг. будет внедрено на предприятиях по производству пьезокерамики из титан цирконий оксидов для отмывки оксидов от ионов хлора. Экономический эффект будет уточнен после окончания разработки проекта производства пьезокерзмики из оксидных материалов.

Приложение 1.

На фиг.1 приведены обозначения следующих величин;

h! — расстояния от основания конусообразного сосуда 1 до границы частиц меньшего диаметра б!; пг — расстояние от основания конусообразного сосуда 1 до границы частиц большего диаметра бг:

Н вЂ” высота конусообразного сосуда;

p! — сечение конусообразного сосуда в зоне частиц меньшего диаметра б!; р †. сечение конусообразного сосуда в зоне частиц большего диаметра бг;

0! — расход промывающей жидкости;

Ог — расход анализируемой суспензии;

Оз — расход твердой фазы выделяемой фракции с частью промывающей жидкости;

Q4 — расход отработанной промывающей жидкости с частицами фракции, отличной от выделяемой;

Жб1 îV) . md3 DV)

Ес! = е Рсг г

4 2 4 2 силы сопротивления частицами диаметрами d! и d2 соответственно потокам промывающей жидкости плотности р, движущейся в сечениях р! и р2 со скоростями Ч! и Чг, соответственно;

4 А! 4 Аа

А = - -. i4 = — --коэффициенRs! Rsz ты сопротивления частиц идеализированной "ньютоновской" жидкости (3);

Аг! Аа

" С ГД; " 11-С 7*. критерии Рейнольдса для стесненного осаждения реальной частицы (4);

° Фий -я) 34РЬ-Й

Аг!, А г = критерии Архимеда для обтекания шарообразной частицы с динамической вязкостью

10 при ускорении g свободного падения; ж4 же

Fs! =рg, Fsz- рg выталки6 6 вающие силы, действующие на погруженные в жидкость частицы диаметрами d и бг;

15 !,Я „,,Я

Я Р! 9 6 п гЯ Р! 9 6 частиц диаметрами d1, d2 и плотностью р1;

1, Выразим площади сечения конуса S! и $г на расстоянии h! и try от основании

20 через радиус основания

r>-а-hqtg сц/2 (1)

n = R-hztg а /2 (2)

S! - Ж г! - Ю (R-hqtg /2 (3)

$г=к гг - а(Я-Ьгщ A/2 (4)

2. Составим условия равновесия крайних частиц фракций на расстоянии h! и Ьг от основания конуса:

Fc! + Fs! m!g$

30 (5)

В систему уравнений (5) подставим вы.ражения для Fc! Ра, Fs1, Еа, m>g, mzg; б1 ЕЯ б1 Й ! 4 2 +РЯ 6 =p! 9 6 (6)

35 дЯ pyf д.б ркиб

4 2 РЯ 6

Из уравнений (6) и (7) определим скорости Ч! и Чг в сечениях S! и Зг;

40 (8) V! =2 (9) Чг=2

45. 3. Из условия неразрывности струи в сечениях S! и Зг определим tg ol /2 (а — угол в основании конуса). Условие неразрывности струи в принятых обозначениях имеет вид.

V! 3!=Чг Зг (10)

Используя выражения (3), (4), (8), (9), получим:

V! S2 °

Чг %

R h2Ùß1/2@

— z ; -(-;.- — „т;ю - (12) Из соотношения (12) tg а! /2 определится кзк

1813574

Ar1

Лг —

Ag Ar1

Ж А

1ь -i t Ill С 1 12 ) (й) h, 45

1 (17) i +Js<:r4 И / — " Гф!р(р,-р (6 —,*- l о 4 А а ч

Для преобразования выражения (13) к законченному виду получим соотношения для k и Аг1

4 Аг1 Ar1

I =—

4 Аг Аг

Аг = — — Re2 =

3 (г2

1 - — — д — — ——

Преобразуем выражение {14) с учетом выражений для А 1 и Аа

0,6(Учитывая уравнение (15), перепишем соотношение (13) в виде: .

Соотношение {16} можно преобразовать к виду:

4, Приведем пример расчета угла а1 /2 для следующих параметров: а) промывающей жидкости (воды)

p,= 1PPP „г/,„,3

@=10 н/м б) анализируемой суспензии оксида

p< = 1200 кгlм бг = 4 10 м

d> =1,5 105м

„h> =150 мм йг = 180 мм

5 В =100 мм

Тогда

tg а1 /2 =0,5043 а(/2=27О, а-54

Расход промывающей жидкости можно рас10 считать по скорости и сечению

01 = pl U1 Зг0г (18)

Таким образом, выбирая углы al для определенных узких фракций, при заданных R, hi, пг можно конструировать устройства

15 для отмывки и классификации осадков.

Формула изобретения

Устройстводля классификацииосадков, включающее последовательно соединенные и установленные один ниже другого ко20 нусообразные сосуды с патрубками для ввода суспензии, рабочего агента и отвода слива, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности классификации за счет обеспечения отмывки осадков и не25 прерывности процессов, оно снабжено установленными в верхней и нижней частях сосудов успокоителями потока и установленными между ними коаксиально сосудам тарелками с отводящими трубкаМи для сбо30 ра осажденных фракций, установленными с зазором к днищу тарелок, при этом патрубки для подвода суспензии расположены тангенциально стенкам сосудов на уровне тарелок, патрубки для подвода рабочего

35 агента установлены в вершинах сосудов, а сосуды выполнены.с увеличением угла конусности в направлении перемещения суспензии, причем угол в основании конусов определяется соотношением

40 где а — угол в основании конуса; ,и — динамическая вязкость жидкости; р — плотность твердой фазы;

50 р — плотность жидкости;

Ф, бг — крайние диаметры выделяемой фракции;

R — радиус основания конусообразного сосуда;

h), пг расстоЯниЯ От ОснованиЯ конуса до. верхней и нижней границ дпределяемой фракции;

g — ускорения свободного падения; ! — порядковый номер сосуда.

1813574

3 !

Л

1д, Составитель Ю. Тараненко

Техред M.Mîðlåíòàë Корректор Н, Гунько

Редактор С. Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1802 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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