Устройство для кристаллизации веществ в жидкости

 

Использование: технологии разделения жидких сред, в частности, для очистки жидкости от растворенных веществ. Сущность изобретения: в корпусе с зазором к его стенкам установлены обечайки. Каждая обечайка выполнена в виде набора конических колец, соединенных между собой попарно одноименными основаниями и установленных по высоте корпуса вдоль его оси. По периметрам оснований колец выполнена перфорация. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СО ) со

iQ0

Ф. ,Qo (21) 4783182/26 (22) 16.01,90 (46) 23.07,93, Бюл. ¹ 27 (75) Г.Г.Кадышев, Ю.Г,Кадышев, Ю.В,Кавнин и Е.П.Сидунов (56) Авторское свидетельство СССР № 1775172, кл, С 02 F 1/48, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВ В ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к перерабатывающей промышленности, и может быть использовано в технологиях разделения жидких сред, сгущения растворов и получения из них веществ, а также для очистки жидкости от растворенных веществ.

Целью изобретения является увеличение удельной производительности устройства.

Схема устройства изображена на чертеже, вид сбоку в разрезе.

Устройство для кристаллизации веществ в жидкости содержит корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, с патрубками 4, 5, 6, 7 для подачи очищаемой жидкости, отвода кристаллических веществ, очищенной жидкости и воздуха соответственно, электрическую обмотку 8, установленную коаксиально на корпусе 1, и соединенную с источником 9 импульсов тока, Размещенные коаксиально в корпусе 1 электропроводные обечайки 10, 11, 12 разделителя жидкости и концентратор 13 веществ, установленные с рабочими зазорами между ними и корпусом, а также кристаллизатор 14 с патрубком 5 для отвода веществ, закрепленный соосно на днище 3.

„, Ы„„1828848 Al (я)ю С 02 F 1/48, В 01 D 9/00 (57) Использование: технологии разделения жидких сред, в частности, для очистки жидкости от растворенных веществ, Сущность изобретения: в корпусе с зазором к его стенкам установлены обечайки. Каждая обечайка выполнена в виде набора конических колец, соединенных между собой попарно одноименными основаниями и установленных по высоте корпуса вдоль его оси, По периметрам оснований колец выполнена перфорация. 1 ил.

Электропроводные обечайки 10, 11, 12 выполнены каждая в виде набора конических колец, соединенных между собой попарно одноименными основаниями, и установленных по высоте корпуса 1 вдоль его оси, при этом между основаниями колец выполнена перфорация, а крайние кольца обечаек 10, 11, 12 соединены с электропроводными кольцами 15, 16, 17, 18, 19, 20 концентраторов магнитного потока соответственно.

Внутренние поверхности корпуса 1, колец обечаек 10, 11, 12, а также колец 15, 16, 17, 18, 19, 20 снабжены электрической изоляциейй.

Корпус 1 изготовлен из электропроводного материала в виде цилиндрической обечайки, Крышка 2 и днище 3 изготовлены из диэлектрического материала.

Концентратор 13 веществ выполнен в виде конического стержня электропроводного материала, и установлен соосно в корпусе 1 между крышкой 2, днищем 3, и направлен вершиной конуса в сторону кристаллизатора 14 с патрубком 5 для отвода веществ.

1828848

В качестве источника 9 импульсов тока используют сеть переменного тока.

Вещества растворенные в жидкости подают через патрубок 4 в корпус 1. Жидкость проходит через перфорацию в обечайках 10, 11, 12, вытесняет воздух через патрубок 7 и заполняет полости в корпусе 1.

Электрическую обмотку 8 подключают к источнику 9, и пропускают в ней переменный электрический ток, создавая в обмотке переменный магнитный поток.

В соответствии с Законом электромагнитной индукции магнитный поток обмотки

8 возбуждает токи взаимоиндукции в корпусе 1, в обечайках 10, 11, 12 разделителя жидкости с кольцами 15, 16, 17, 18, 19, 20 концентратора магнитного потока, и в обечайке 13 концентратора частиц, а также в жидкости, находящейся в рабочих зазорах между электропроводными контурами обечаек.

При этом электрические токи в жидкости направлены параллельно с токами протекающими в охватываемых жидкостью обечайках, и направлены антипараллельно токам протекающим в обечайках и в корпусе

1, охватывающих жидкость, В соответствии с правилом Ленца на заряженные ионы веществ действуют силы

Лоренца, притягиваЮщие ионы веществ к параллельным токам и отталкивающие их от антипараллельных токов, Под действием сил Лоренца ионы веществ дрейфуют в жидкости к центральной оси корпуса 1, сепарируются через перфорацию в усеченных вершинах колец обечаек

10, 11, 12 и концентрируются на поверхности обечайки 13, откуда стекают в кристаллизатор 14 частиц и отводятся через патрубок 5 в концентрированном растворе.

Очищенная жидкость выжимается через перфорацию в широких основаниях колец обечаек 10, 11, 12, и отводится через патрубок 6 с боковой поверхности корпуса 1.

Пример выполнения.

Корпус 1 устройства изготовлен из бронзы в виде цилиндрической обечайки наружным диаметром 2,6 10 м, внутренним диаметром 2 10 м, высотой 3 10 м, площадью поперечного сечения полости

3,1 10 м . Корпус 1 обладает полным электрическим сопротивлением R =5. 10 Ом для кольцевых токов промышленности частоты

50 гц. С внутренней стороны он покрыт диэлектрической пленкой толщиной 5 10 м (на черт. не показ.).

Крышка 2 изготовлена из диэлектрического материала (оргстекло) в виде диска диаметром2,6 10 м,толщиной2 10 м,и

55 закреплена герметично на верхнем торце корпуса 1.

Днище 3 изготовлено из диэлектрического материала (оргстекло) в виде диска диаметром 2,6 10 м, толщиной 2. 10 м, и закреплено герметично на нижнем торце корпуса 1, Корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3 образуют емкость объемом 9 10 мз, Патрубок 4 диаметром 2 10 м для подачи очищаемой жидкости закреплен на крышке 2 и направлен в полость корпуса 1.

Кристаллизатор 14 веществ диаметром

8 10 м, высотой 1,6 10 м с патрубком 5 для отвода кристаллических веществ закреплен на днище 3 соосно с корпусом 1.

Патрубок 6 диаметром 2 10 м для отвода очищенной жидкости выполнен в нижней части корпуса 1 на расстоянии 3 10 м от его нижнего торца и направлен в полость корпуса, образованную обечайкой 10 с боковой стенкой корпуса, Патрубок 7 диаметром 8 10 м для отвода воздуха в очищенной жидкости закреплен на крышке 2 на расстоянии 9,5 10 м от центра крышки.

Электрическая обмотка 8 выполнена на катушке внутренним диаметром 2,6 10 м, высотой 1,5 10 м, площадью поперечного сечения отверстия обмотки 5,3 10 м, намотана медным проводом в лаковой изоляции, содержит п=400 витков. Обмотка 8 обладает полным электрическим сопротивлением Ra=22 Ома для тока промышленной частоты 50 Гц. Обмотка 8 закреплена коаксиально на корпусе 1, в средней его части, и соединена с источником 9 импульсов тока, В качестве источника 9 импульсов тока используют электрическую сеть переменного тока промышленной частоты 50 Гц, напряжением — V=220 В, силой тока i=10 А, мощностью W=2,2 кВт.

Обечайка 10 изготовлена из листовой меди в виде соосного набора конических колец, соединенных между собой попарно одноименными основаниями, при этом кольца покрыты диэлектрической пленкой с внутренней стороны, а по периметрам оснований колец выполнена перфорация, Диаметр обечайки 10 в широких основаниях колец 1,8 .10 м, в усеченных верши -1 нах колец — 10 м, каждое кольцо обечайки

10 имеет высоту 2 10 м, Всего в обечайке

10 содержится тринадцать конических колец, которые по концам обечайки соединены с кольцами 15 и 16 концентратора магнитного потока, выполненными из меди.

Обечайка 10 совместно с кольцами 15 и

16 имеет общую высоту 3 10 м, установле1828848

55 ны коаксиально в корпусе 1 с рабочими зазорами с его боковой стенкой. Обечайка 10 с кольцами 15 и 16 обладает полным электрическим сопротивлением R10=2 10 Ом для кольцевых токов промышленной частоты.

Обечайка 11 изготовлена из листовой меди в виде соосного набора конических колец, соединенных между собой попарно одноименными основаниями, при этом кольца покрыты диэлектрической пленкой с внутренней стороны, а по периметрам оснований колец выполнена перфорация. Диаметр колец в широких основаниях 1,6 10 м, вусеченныхвершинах810 м,высота2 10 м.

Крайние кольца обечайки 11 соединены с кольцами 17 и 18 концентратора магнитного потока, выполненными из меди. Тринадцать конических колец обечайки 11 с кольцами 17 и 18 образуют единый электропроводный контур высотой 3 .10 м, который установ-1 лен коаксиально в корпусе 1 и в обечайке 3.

10 м, который установлен коаксиально в корпусе 1 и в обечайке 10 с рабочими зазорами 10 м с обечайкой 10. Обечайка 11 с кольцами 17 и 18 обладает полным электрическим сопротивлением R>)=1,5 10 Ом для кольцевых токов пром.частоты.

Обечайка 12 изготовлена из листовой меди в виде соосного набора конических колец, соединенных между собой попарно одноименными основаниями, при этом кольца покрыты диэлектрической пленкой с внутренней стороны, а по периметрам оснований колец выполнена перфорация. Кольца обечайки 12 имеют диаметр 1,4. 10 м в широких основаниях, диаметр 6.10 м в усеченных вершинах, высоту 2 10 м. Крайние кольца обечайки 12 соединены с кольцами 19 и 20 концентратора магнитного потока, выполненными из меди. Тринадцать конических колец обечайки 12 совместно с кольцами 19 и 20 образуют единый электропроводный контур высотой 3 10 м, который установлен коаксиально в корпусе 1 и обечайке 11 с рабочим зазором 10 м с обечайкой 11.

Обечайка 12 с кольцами 19 и 20 обладает полным электрическим сопротивлением

Riz=1,1 10 Ом для кольцевых токов промышленной частоты.

Концентратор 13 веществ изготовлен из меди в виде конического стержня диаметром 5,8 10 м в широкой части, длиной

3 10 м, который закреплен широким осно-1 ванием коаксиально в кольце 19 концентратора магнитного потока, размещен сооснс в корпусе 1 и коаксиально в обечайке 12 с рабочими зазорами, и направлен вершиной

35 конуса в сторону днища 3 с кристаллизатором 14 частиц, Обечайка концентратора 13 обладает полным электрическим сопротивлением

В1з=8 10 Ом, для кольцевых токов промышленной частоты.

Кольца 15, 17, 19, а также 16, 18, 20 электрически изолированы друг от друга, от корпуса 1 и от обечайки концентратора 13 веществ.

Кристаллизацию веществ в жидкости осуществляют следующим образом, Вещества растворенные в жидкости (водный раствор калийной соли) с концентрацией 120 г/л соли подают через патрубок

4 в корпус 1 с расходом 0,1 л/с (360 л/час).

Жидкость проходит через перфорацию в обечайках 10, 11, 12, вытесняет воздух через патрубок 7 и заполняет полости в корпусе 1.

Электрическую обмотку 8 подключают к источнику 9 и пропускают в ней переменный электрический ток силой 1=10 А пром.частоты 50 Гц.

Электрический ток в обмотке 8 создает переменный магнитный поток Co=1,8 10

Вб и ЭДС индукции Ч =0,6 В, Последняя возбуждает в корпусе 1 кольцевые индукционные токи 1,2 10 А с переменным магнитным потоком Ф =1,5 10 Вб.

Магнитный поток Ф =1,5 ° 10 Вб наводит ЭДС индукции и возбуждает индукционные токи I

Ф о=1,4 10 Вб, а также возбуждает индук-з ционные токи 1ы=0,5 А в жидкости, расположенной между корпусом 1 и обеч. 10.

Магнитный поток Ф о =1,4 10 Вб наводит ЭДС индукции и возбуждает индукционные токи 1 1=3 10 А в обечайке 11 и кольцах 17 и 18, с магнитным потоком

Ф =1,3 10 Вб, а также возбуждает индукционные токи I®z=0,15 А в жидкости расположенной в зазоре между обечайками

10 и 11.

Магнитный поток Ф =1,3 10 Вб наводит ЭДС индукции и возбуждает индукционныее токи In=3,6. 10 А в обечайке 12

4 и кольцах 19 и 20, с магнитным потоком

Ф =1,2 10 Вб, а также возбуждает индукционные токи 1®э=0,16 А в жидкости, расположенной в зазоре между обечайками

11 и 12.

Магнитный поток Ф г =1,2 10 Вб на-з водит ЭДС индукции и возбуждает индукционные токи I>a=5 10 А в обечайке 13 концентратора веществ с магнитным потоком Ф13 =6 10 Вб, а также возбуждает

1828848

l1 l2 I ,ио,и 2

ТОКИ 1ж4=1 А В жИДКОСтИ РаСПОЛОжЕННОй В зазоре между обечайками 12 и 13.

В соответствии с Законом электромагнитной индукции электрические токи взаимоиндукции протекают антипараллельно возбуждающими их токам.

B пРеДложенномУстРойстветоки 110, 1ж1 протекают антипараллельно возбуждающИМ ИХ тОКаМ 1ж В КарПуСЕ 1, ТОКИ 111, Iжг протекают антипараллельно возбуждающим их токам 110, протекающим в обечайке

10, токи 112. I®3 протекают антипараллельно возбуждающим их токам 111, протекающим

В ОбЕЧайКЕ 11, ТОКИ 112, 1ж1 ПРОтЕКаЮт аНтИпараллельно возбуждающим их токам 112, протекающим в обечайке 12. В то же время токи 110 и Iж1, 111 и 1ж2, 112 и 1жз 113 и 1ж4 протекают параллельно друг другу соотв.

Согласно известному правилу Ленца антипараплельные токи взаимно отталкиваются, а параллельные токи протягиваются друг к другу силами Лоренца где,и<>= 4 3,14 .10 — магнитная проницаемость вакуума,,и =(Гн/м) — магнитная проницаемость среды, 11, 12 = (A) — сила взаимодействующих токов, Г = (м) — длина взаимодействующих токов, r = (м) — расстояние между взаимодействующими токами.

Силы Лоренца действуют на электрически заряженные частицы, создающие токи в проводнике, и не действуют на электрически нейтральные частицы среды. В жидком проводнике второго рода силы Лоренца действуют на положительно и отрицательно заряженные ионы растворенных веществ в одном направлении. В описанном устройстве они направлены центростремительно от поверхности контуров корпуса 1 и обечаек

10, 11, 12, охватывающих жидкость и направлены к поверхности обечаек 10, 11, 12, 13 в жидкости охватывающей данные обечайки.

При этом на ионы растворенных веществ в жидкости действуют суммарные силы Лоренца — F=1,4 Ньютона.

Под действием полученных сил Лоренца ионы растворенных веществ дрейфуют в жидкости от периферии к центральной оси корпуса 1, сепарируются через перфорацию

35 обечаек 10, 11, 12, расположенную в усеченных вершинах колец обечаек, и концентрируются на поверхности обечайки 13 концентратора веществ до концентрации превышающей предел растворимости калийной соли в воде. При этом происходит кристаллизация растворенной соли в жидкости, кристаллы калийной соли стекают в кристаллизатор 14, откуда их отводят через патрубок 5 в растворе.

Нейтральные молекулы воды, на которые силы Лоренца не действуют, через перфорацию обечаек 10, 11, 12, расположенную в широких основаниях колец обечаек, выдавливаются за пределы обечаек и собираются в кольцевой полости между обечайкой

10 и боковой стенкой корпуса 1, откуда через патрубок 6 отводят очищенную воду.

При заданном режиме работы устройства через патрубок 5 отводят 42 кг/час калийной соли в насыщенном растворе объемом

60 л/час.

Через патрубок 6 отводят очищенную воду с расходом 300 л/час, с остаточным содержанием в ней 4 г/л растворенной соли.

Удельная производительность устройства увеличена за счет выполнения обечаек в виде набора конических колец, соединенных между собой попарно одноименными основаниями, и выполнении перфорации по периметрам оснований колец. Это упорядочивает сепарацию веществ и уменьшает перемешивающие потоки жидкости.

Формула изобретения

Устройство дпя кристаллизации веществ в жидкости, содержащее корпус с крышкой, днищем и патрубками для подачи очищаемой жидкости и отвода очищенной жидкости и кристаллических веществ, электрическую обмотку, установленную коаксиально на корпусе и соединенную с источником импульсов тока, а также набор перфорированных обечаек из электропроводного материала, установленных коаксиально в корпусе с образованием рабочих зазоров между ними и снабженных электрической изоляцией с одной стороны, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения удельной производительности, обечайки выполнены каждая в виде набора конических колец, соединенных между собой попарно одноименными основаниями и установленных по высоте корпуса вдоль его оси, при этом перфорация выполнена по периметрам оснований колец.

1828848

Составитель О. Симоненко

Техред М.Моргентал Корректор М.Керецман

Редактор Е.Полионова

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

Заказ 2466 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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