Роторный пленочный аппарат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

<щ 986441

Союз Советских

Социапнстнчеекнх республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву N 625727 (22)Заявлено 16.07.81 (21) 3340918/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

В 01 0 1/22 тнвуАеротеайый ишнитет

СССР ав делен изобретений и открытий (5З)УДК 66 048 .541(088,8) Опубликовано 07.01,83 ° Бюллетень № 1

Дата опубликования опнсання 07,01. 83 (72) Автори изобретения

Г.И.сергеев, В,И.Воевода и 6.Г.Фро те ер

3 ф . (-"..;. (., :,:. д ..„,, -:.,)

-. 3

В . Б I (71) Заявитель

{54) РОТОРНЫЙ ПЛЕНОЧНЫЙ АППАРAT

Изобретение относится к аппаратам для проведения тепло" и массообменных процессов в жидкости и мо- жет быть использовано в химической, нефтехимической и пищевой промышленности.

В основном авт. св. 1г 625727 описан аппарат для проведения тепломассообменных процессов в высоковязких жидкостях, включающий корпус, снаб1О женный рубашкой, распределитель пленки, ротор с чередующимися по сечению аппарата шарнирно закрепленными лопатками и скребками, режущие кромки которых направлены в сторону его вра-, щения, вдоль кромок скребков выполнены окна для перетока жидкости.

При вращении ротора обрабатываемая жидкость с помощью распределителя .пленки подается на теплообменную по- п верхность корпуса в виде пленки, подхватывается лопатками и скребками и движется вдоль аппарата.- При этом скребки прижимаются к корпусу аппа2 рата под действием центробежной силы и силы вязкостного трения обра- батываемой жидкости, срезают пограничный слой жидкости на теплообменной поверхности корпуса, и она в виде волны непрерывно перетекает за скребок через окна. Лопатки следуют эа скребками, перемешивают пленку жидкости и выравнивают температуру и концентрацию, в ядре потока пленки (1).

Недостаток известного аппарата. состоит в том, что область его эф". фективного применения ограничена лишь тепло- массообменными процессами в высоковязких жидкостях. В слу-, чае маловязких жидкостей наличие окон в скребках не оказывает влияния на эффективность тепло-массопереноса.

Целью изобретения является интенсификация, процесса тепломассообмена за счет обеспечения равномерного распределения жидкости.

986441

Цель достигается тем, что в предлагаемом аппарате скребки снабжены клапанами, установленными в окнах и выполненными в виде пружинной пластины, На фиг, 1 схематично изображен предлагаемый роторный пленочный скребковый аппарат, поперечное сечение на фиг, 2 и 3 - варианты клапанов1 на фиг. 4 - схема работы скребка, снабженного клапаном, Аппарат содержит корпус 1, вал

2, ротор 3, на котором закреплены скребки 4, В скребках вдоль кромок имеются окна 5, снабженные клапанами 6, выполненными в виде пружинной пластины, Клапан 6 (см, фиг, 2) представляет собой тонкую мембранную пластинку, и плоскую пружину 7, жестко соединенную с помощью точечной сварки с клапаном 6. Края пружины фиксируются в выточке 8.

Клапан Ъ может быть выполнен в виде пружинной пластины, закрепленной на скребке 4 винтами 9 (см. фиг, 3).

Клапаны рассчитаны на определенное давление Ро со стороны жидкости.

Под действием гидродинамического

30 давления Р клапан 6 отходит ..от поверхности скребка и открывает окно для выхода жидкости. После снижения давления P < Ро эа счет упругой деформации плоской пружины 7. (см. фиг, 2) или пружинной пластины (см. фиг. 3) клапан 6 возвращается в первоначальное положение, перекрывая поток жидкости, При вращении ротора 3 обрабатываемая жидкость с помощью распредеЛительного устройства подается на теплообменную поверхность корпуса 1 в виде пленки, подхватывается скребками 4 и движется вдоль аппарата °

При этом перед скребками ротора образуются валики жидкости (см, фиг.4).

Величина гидродинамического давления Р жидкостного валика на клапан зависит от скорости вращения ротора и плотности орошения поверхности.

При пульсирующей подаче обрабатываемой жидкости давление P на клапан

6 становится больше или меньше расчетного P . Сочетание продольной пульсации в жидкости и поперечной, достигаемой применением клапанов в окнах скребков, повышает интенсивность процессов переноса, В случае термообработки (нагрева, охлаждения) вязкой жидкости при невысоких плотностях орошения нет необходимости в организации перетока, так как интенсивность процесса достаточно велика, С увеличением плотности орошения интенсивность процессов переноса падает, в то же время давление на клапан возрастает, и при P ) Ро клапан 6 открывается, и осуществляется переток жидкости.

В случае обработки маловяэких жидкостей при низких плотностях орошения аппарат работает с. эффективностью, равной обычным скребковым аппаратам, вне зависимости от того, имеются ли окна в скребках или нет.

С повышением плотности орошения клапана открываются, возникающий переток создает более равномерное орошение рабочей поверхности аппарата, снижает давление на .скребки, уменьшая их износ, и оказывает положительное воздействие на процессы переноса, Пульсирующая подача жидкости на входе в аппарат, вызывающая пульсирующий режим работы клапанов, позволяет, как и в случае высоковязких жидкостей, дополнительно повысить коэффициенты тепломассопередачи.

Клапан, представленный на фиг,3, рекомендуется применять преимущественно для процессов нагрева или охлаждения рабочей жидкости. Пульсирующий переток при этой конструкции клапана обеспечит равномерное орошение рабочей поверхности аппарата и интенсификацию процесса.

Клапан, изображенный на фиг, 2, может быть рекомендован для процессов массообмена между газом и жидкостью. Поочередное открытие-закрытие клапана, совпадающее с частотой пульсаций жидкости на входе в аппарат, создает пульсирующий распыл в объеме эа скребками. При этом существенно возрастает поверхность контакта между газом и жидкостью, вследствие чего возрастает эффективность использования аппарата.

Достигаемый при использовании. изобретения эффект подтверждается результатами опытов, проведенных на роторном пленочном аппарате диаметром 100 мм, длиной 800 мм, снабженном сменным валом с четырьмя скребками.

Формула изобретения

5 98644

Изготовлено четыре вала, имеющих, в сечении четыре скребка: первый вал имеет сплошные скребки, второйскребки с окнами, третий - скребки с установленными в окнах клапанами, % имеющими конструкцию в соответствии с фиг. 3, последний - скребки, имеющие клапаны конструкции, показанной на фиг. 2.

Сменные валы устанавливаются в

"горячую" модель и прозрачную "холодную", корпус которой изготовлен из оргстекла, На йоследней модели с помощью стробоскопа определяются режимы по расходу жидкости, при которых клапаны открывались-закрывались. Число оборотов вала 640 o6/мин..

Пример ). Исследовался нагрев масла МС20, эагущенного стеоратом лития с вязкостью М2в =27-10 м /с. 2

Плотность орошения составляла Г=

=1,7 -10 м /с, Скребки выполнены сплошными. Коэффициент теплоотдачи составил К=420 вт/м -град.

Пример 2. То же, что и в опыте 1, скребки выполнены с окнами, К=480 вт/м -град.

П р и и е р 3. То же, чтоивопыте 1, скребки выполнены с окнами, ЗО имеющими клапаны, изображенные на фиг, 3. Подача масла на вход в аппарат пульсирующая с частотой 35 Гц ° Клапаны закрываются-открываются с той we частотой. K=575 вт/м -град, 3$

Il р и м е р 4. Исследовался нагрев водноглицеринового раствора с

1 d вязкостью Ч в =5" 10 6м2/с, Г 3 к 10 м /с с валом по примеру 2, К

1970 вт/м .град, с валом по опыту

3 и частотой пульсации 3-5 Гц, КФ

=2280 вт/м - град.

П р и и е р 5. Исследовалась абсорбция углекислого газа водой, Плотность орошения Г=2 ° 10 4м /с, скреб" ки с окнами без клапанов, коэффициент массоотдачи р,„ =2 5.10 м/с.

П р и и е р 6, 1о же, что в опыте 5, но подача жидкости пульсирующая, частота пульсации 3-5 Гц, Ь,„=3 2 ° 10 м/с.

fl р и м е р 7, То же, что и в опыте 6, скребки с клапанами, изображенными на фиг, 2 p+ =4,5.10 м/с.

-4

Таким образом, использование изобретения значительно интенсифицирует процесс тепло-массообмена в роторном пленочном аппа рате, Роторный пленочный аппарат по авт. св. М 625727> о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации тепло-массообмена за счет обеспечения равномерного распределения жидкости, скребки снабжены клапанами, установленными в ок" нах и выполненными в виде пружинной пластины

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Н 625727, Кп В 01 0 1/22, 1978.

986441

Составитель E.Ñîòíèêîâà

Редактор О,Юркова Техред С.Мигунова Корректор А.Дэятко акаэ ираж 686 дписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35> Рауаская наб,, д. 4/5 атент, r. жгород, ул, Проектная, филиал