СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ СРЕД Российский патент 1999 года по МПК B01F5/10 

Изобретение относится к технологической аппаратуре, используемой для проведения физико-химических процессов в высококонцентрированных гетерогенных средах, пористость которых может уменьшаться до пористости неподвижного слоя.

Известна конструкция аппарата для анаэробного брожения, содержащего цилиндроконический корпус, центрально расположенный в нем струйный аппарат (эжектирующее устройство), состоящий из входного коллектора, камеры смешения и диффузора и внешний циркуляционный контур (Матвеенко П.С. и др. Струйные аппараты в пищевой промышленности. -М.: Пищевая промышленность, 1980, с.136, рис. 52.)
Недостатком данной конструкции является то, что при использовании ее в качестве смесителя высококонцентрированной гетерогенной среды неизбежно заклинивание систем внутренней и внешней циркуляции твердыми частицами.

Известна также конструкция растворителя, содержащего цилиндроконический корпус, расположенный по оси корпуса струйный аппарат с диффузором, камерой смешения и приемной камерой и циркуляционный контур с насосом и коммуникациями (SU 292358, 1985).

Недостатком этой конструкции является низкая интенсивность смешения из-за возникновения застойных зон, т.к. струйный аппарат обеспечивает перемешивание только жидкой фазы и, кроме того, в зоне всасывания и внутри струйного аппарата происходит сводообразование.

Наиболее близким техническим решением является конструкция растворителя, содержащего цилиндроконический корпус, ложное дно с отверстиями, циркуляционный контур, насос, коммуникации, расположенный по оси корпуса струйный аппарат с диффузором, камерой смешения, приемной камерой, соплом и всасывавшей трубой, на конце которой закреплен рассекатель (RU 2035982, 1995).

Недостатком прототипа является возможность образования мертвых зон в нижней части аппарата (зона всасывания) и недостаточное противодействие со стороны рассекателя гидродинамическому воздействию на зернистый слой, т.е. при работе с высококонцентрированной гетерогенной средой не исключается полностью возможность сводообразования.

Задачей изобретения является ликвидация застойных зон в области всасывания и, вследствие этого, повышение стабильности работы и производительности аппарата.

Задача решается тем, что используют смеситель для гетерогенных сред, содержащий цилиндроконический корпус с ложным дном с отверстиями и расположенным по оси корпуса струйным аппаратом с диффузором, камерой смешения, приемной камерой, соплом, всасывающим патрубком с рассекателем на нижнем конце. Причем смеситель снабжен тарелкой, края которой загнуты навстречу потоку гетерогенной среды и расположенной ниже всасывающего отверстия струйного аппарата так, что края тарелки находятся на уровне среза всасывающего отверстия.

Изобретение поясняется чертежами (фиг. 1, 2), на которых представлено вертикальное сечение смесителя.

Смеситель содержит цилиндроконический корпус 1, ложное дно с отверстиями 2, циркуляционный контур 3 с насосом 4 и гидроэлеватор, состоящий из всасывающего патрубка 5 с рассекателем 6 на конце, рабочего сопла 7, приемной камеры 8, камеры смешения 9 и диффузора 10. Ниже всасывающего отверстия под рассекателем расположена тарелка 11 с краями, загнутыми навстречу потоку гетерогенной среды.

Для предотвращения сводообразования в зоне всасывания и создания в пространстве между тарелкой и всасывающим патрубком условий псевдоожижения, исключающих возникновение мертвой (неподвижной) зоны (фиг. 2) геометрические размеры тарелки и диаметр зоны псевдоожижения определяют но следующим формулам:
d_пс = (Q/v_пс)^1/2;


где d_вс - диаметр всасывающего патрубка ;
d_пс - диаметр зоны псевдоожижения;
β - - угол естественного откоса твердой фазы;
Q - инжекционный объемный расход гетерогенной среды;
v_пс - скорость начала псевдоожижения;
D_т - диаметр тарелки;
H_т - высота тарелки.

Диаметр рассекателя и его высота определяются по известным расчетным формулам в соответствии с [3].

Смеситель работает следующим образом. Жидкая фаза из корпуса 1, проходя через ложное дно с отверстиями 2, препятствующее попаданию твердых частиц в циркуляционный контур 3, забирается насосом 4 и подается в рабочее сопло 7 гидроэлеватора, осуществляя таким образом внешнюю циркуляцию. Истекая из сопла 7 под напором и поступая в приемную камеру 8 с большей скоростью жидкая фаза создает инжекцию гетерогенной среды (жидкая фаза и твердые частицы), которая поступает через всасывающий патрубок 5 в приемную камеру 8, а затем в камеру смешения 9, и через диффузор 10 все транспортируется за пределы гидроэлеватора. Далее твердые частицы, вновь оседая, достигают зоны всасывания гидроэлеватора и процесс повторяется.

Рассекатель 6 совместно с тарелкой 11 исключает сводообразование в зоне всасывания благодаря сплошому осесимметричному циркуляционному движению гетерогенной среды, т. к. поток жидкой фазы вблизи зоны всасывания локализуется на участке АВ, существенно облегчая доступ твердой фазы в зону всасывания за счет гидродинамического воздействия.

Предлагаемый смеситель для гетерогенной среды позволяет улучшить качество перемешивания высококонцентрированной среды, интенсифицировать производимые в ней массообменные процессы, более надежен в работе.

Смеситель снабжен тарелкой, края которой загнуты навстречу потоку гетерогенной среды, расположенной ниже всасывающего отверстия струйного аппарата. Края тарелки находятся на уровне среза всасывающего отверстия. Техническим результатом является ликвидация застойных зон в области всасывания и вследствие этого повышение стабильности работы и производительности аппарата. 2 ил.

Смеситель для гетерогенных сред, содержащий цилиндроконический корпус с ложным дном с отверстиями и расположенным по оси корпуса струйным аппаратом с диффузором, камерой смешения, приемной камерой, соплом, всасывающим патрубком с рассекателем на нижнем конце, отличающийся тем, что смеситель снабжен тарелкой, края которой загнуты навстречу потоку гетерогенной среды, расположенной ниже всасывающего отверстия струйного аппарата, причем края тарелки находятся на уровне среза всасывающего отверстия.