НАСАДКА ДЛЯ ВИБРАЦИОННЫХ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Российский патент 2015 года по МПК B01J19/32 

Описание патента на изобретение RU2548983C1

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов для системы жидкость - твердое тело и может быть использовано в пищевой, химической, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности, где используются процессы экстрагирования.

Известна ситчатая насадка [1] для колонных вибрационных массообменных аппаратов, представляющая собой набор дисков, каждый из которых имеет срез по хорде (отсекающий до 15% площади диска) и отбортовку по всему периметру диска. Диски в аппарате собираются так, чтобы срезы соседних дисков находились с противоположных сторон, а отбортовка дисков направлена против направления движения дисперсной фазы, т.е. вниз, если дисперсная фаза легче сплошной, или вверх, если дисперсная фаза тяжелее.

В случае если дисперсная фаза тяжелее сплошной, то дисперсная фаза, двигаясь сверху вниз, собирается на дисках насадки в пространствах, ограниченных дисками и их отбортовкой, при этом происходит ее удерживание и перекрестное омывание потоком сплошной фазы.

Недостатком этой конструкции при работе в системе твердое - жидкость является свободное перетекание частиц твердой фазы с одной тарелки на другую вследствие чего замедляется скорость обновления поверхности контакта фаз и, как результат, снижается эффективность массоотдачи, если же разность плотностей незначительна или частицы твердой фазы малого размера, то будет наблюдаться их унос из аппарата, с потоком сплошной фазы, тем самым сокращается продолжительность их обработки.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является насадка [2], представляющая собой шток с жестко закрепленными на нем перфорированными тарелками, снабженными по периферии бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз, т.е. вниз, поскольку обе фазы движутся снизу вверх.

Недостатками этого технического решения являются: определенная чувствительность аппарата к соотношению фаз и их плотности, например при малом расходе твердой фазы она не успевает накапливаться в пространстве над тарелкой, а при достаточно большом расходе твердой фазы она чрезмерно накапливается под ней, что приводит к «зависанию» твердой фазы в колонном аппарате; такие режимы не обеспечивают эффективной работы.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение диапазона устойчивой работы, повышение эффективности осуществляемых процессов в вибрационном аппарате.

Технический результат достигается тем, что тарелки, из которых собирается насадка, установлены в корпусе аппарата с зазором между стенкой и наружным диаметром тарелки не более 2 мм, а по периферии имеют жестко закрепленную отбортовку по обе стороны тарелки. Высота каждой стороны отбортовки обеспечивает формирование направленных струй более высокого давления по обе стороны тарелки.

На фиг. 1 изображена схема вибрационной насадки с тремя перфорированными тарелками. Насадка содержит: шток 1; перфорированную тарелку 2, имеющую отбортовку 3. Высота отбортовки над и под тарелкой равна h1 и h2 соответственно, общая высота отбортовки составляет h1+h2+δ, где δ - толщина перфорированной тарелки.

Работа вибрационной насадки осуществляется следующим образом. При колебании насадки в рабочем объеме аппарата происходит формирование знакопеременного движения обрабатываемой системы: жидкое - твердое. При этом обеспечивается высокая скорость образования коротких кавитационных волн и вихрей при прохождении жидкости через отверстия перфорированных тарелок 2. Скорость формирования таких волн и возникающая при этом энергия волн существенным образом зависят от перепада давления по обе стороны перфорированной тарелки 2. Именно поэтому необходимо создать большее гидравлическое сопротивление проходу контактирующих фаз в зазоре между стенкой аппарата и периферией тарелки. Для этого по периметру тарелки жестко закреплена отбортовка 3, распределенная по обе стороны тарелки, при этом высота каждого борта определяется структурно-механическими, физико-химическими свойствами обрабатываемой системы и режимными параметрами (амплитудой и частотой колебаний) и устанавливается опытным путем.

Размещение отбортовки с обеих сторон тарелки обеспечит интенсификацию процесса массопередачи за счет создания гидродинамического режима, характеризующегося высокоскоростным обновлением поверхности контакта фаз струями, формируемыми при прохождении обрабатываемой системы через отверстия перфорированных тарелок.

Обеспечение зазора между стенкой корпуса и наружным диаметром тарелки не более 2 мм позволит значительно повысить гидравлическое сопротивление в зазоре, что в свою очередь увеличивает перепад давления по обе стороны тарелки, тем самым повышая энергию струи и создавая активный гидродинамический режим, характеризующийся высокой скоростью обновления поверхности контакта фаз и высокой интенсивностью массообмена. Для повышения рабочего перепада давления возможно уменьшение величины зазора, однако при этом возрастает вероятность его засорения фрагментами твердой фазы, что в свою очередь может привести к увеличению затрат энергии на создание возвратно-поступательного движения насадки и снижению устойчивости работы аппарата.

Предлагаемое техническое решение позволит создать условия, при которых перепад давления по обе стороны перфорированной тарелки будет выше, чем при использовании однонаправленной отбортовки. Следует учитывать, что использование однонаправленной отбортовки той же общей высоты приведет к формированию гидродинамического режима, при котором время образования струй будет меньше периода колебаний вибрационной насадки. Вследствие чего частицы твердой и жидкой фаз будут двигаться параллельно друг относительно друга без взаимного перемещения, что замедляет скорость обновления поверхности контакта фаз. Обеспечение зазора между стенкой корпуса и наружным диаметром тарелки не более 2 мм также способствует созданию требуемого перепада давления по обе стороны тарелки.

Увеличение энергии струй позволит расширить диапазон нагрузок аппарата по твердой фазе, поскольку снизится вероятность накопления твердой фазы по обе стороны перфорированных тарелок.

Положительный эффект от предлагаемого технического решения заключается в расширении диапазона устойчивой работы, повышении производительности и эффективности осуществляемых процессов в вибрационном аппарате.

Литература

1. Вибрационные массообменные аппараты / И.Я. Городецкий, А.А. Васин, В.М. Олевский, П.А. Лупанов. Под ред. В.М. Олевского. - М.: Химия. - 1980. - С.34-35.

2. А.Ф. Сорокопуд, П.П. Иванов, А.Е. Ворыханов. Вибрационный экстрактор. Патент №2434661. Опубл. в 27.11.2011, бюл. №33.

Похожие патенты RU2548983C1

название год авторы номер документа
ЭКСТРАКТОР С ВИБРАЦИОННОЙ НАСАДКОЙ 2018
  • Иванов Павел Петрович
  • Сорокопуд Александр Филиппович
  • Иванова Людмила Анатольевна
  • Плотников Игорь Борисович
RU2702581C1
Массообменный колонный аппарат 1979
  • Городецкий Игорь Яковлевич
  • Васин Альберт Александрович
  • Костанян Артак Ераносович
  • Смолянский Борис Семенович
  • Бадриан Александр Соломонович
  • Кервалишвили Зураб Ясонович
  • Гоголадзе Георгий Трофимович
  • Пагава Гаиоз Александрович
  • Николишвили Георгий Алексеевич
  • Генгашвили Мурад Николаевич
SU858866A1
ВИБРАЦИОННЫЙ ЭКСТРАКТОР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ 2011
  • Сорокопуд Александр Филиппович
  • Иванов Павел Петрович
  • Карчин Константин Валерьевич
RU2467782C1
Вибрационный массообменный колонный аппарат 1982
  • Васин Альберт Александрович
  • Городецкий Игорь Яковлевич
  • Костанян Артак Ераносович
  • Лупанов Павел Александрович
  • Легочкина Любовь Александровна
  • Спица Валерий Борисович
  • Герасименко Виктор Иванович
  • Васильев Виталий Васильевич
  • Севастьянов Владимир Игнатьевич
SU1017360A1
Насадка для пульсационных и вибрационных массообменных аппаратов 1983
  • Тукаева Римма Борисовна
  • Максименко Михаил Захарович
  • Закиров Олег Абдрахманович
  • Никитин Владимир Анатольевич
SU1080837A1
НАСАДКА РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ 2006
  • Козлов Александр Валерьевич
  • Ярошенко Максим Владимирович
  • Бадур Ахмед Шабан
RU2339442C2
ВИБРАЦИОННЫЙ ЭКСТРАКТОР 2010
  • Сорокопуд Александр Филиппович
  • Иванов Павел Петрович
  • Ворыханов Александр Евгеньевич
RU2434661C1
МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ С РЕГУЛЯРНОЙ НАСАДКОЙ 2002
  • Ермаков С.А.
RU2251442C2
Вибрационный массообменый аппарат 1981
  • Карпенко Виталий Кириллович
SU980751A1
ЭКСТРАКЦИОННАЯ КОЛОННА 2006
  • Гриневич Анатолий Владимирович
  • Кошкин Владимир Никандрович
  • Богданов Анатолий Николаевич
  • Кержнер Александр Марткович
  • Гриневич Владимир Анатольевич
  • Мошкова Валентина Григорьевна
  • Киселёв Андрей Алексеевич
RU2322280C1

Реферат патента 2015 года НАСАДКА ДЛЯ ВИБРАЦИОННЫХ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов для системы жидкость - твердое тело и может быть использовано в пищевой, химической, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности, где применяются процессы экстрагирования. Насадка представляет собой шток с жестко закрепленными на нем тарелками, перфорированными отверстиями цилиндрической или конической формы. По периферии каждой тарелки жестко закреплена расположенная по обе его стороны отбортовка, при этом зазор между стенкой и краем тарелки составляет не более 2 мм. Технический результат изобретения заключается в расширении диапазона устойчивой работы и повышении эффективности осуществляемых процессов в вибрационном аппарате. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 548 983 C1

Насадка для вибрационных массообменных аппаратов, представляющая собой шток с жестко закрепленными на нем перфорированными тарелками, снабженными по периферии бортами, направленными в сторону, противоположную движению фаз, отличающаяся тем, что тарелки установлены в корпусе аппарата с зазором между стенкой и наружным диаметром тарелки не более 2 мм, по периферии оснащены жестко закрепленной отбортовкой, расположенной по обе стороны тарелки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2548983C1

ВИБРАЦИОННЫЙ ЭКСТРАКТОР 2010
  • Сорокопуд Александр Филиппович
  • Иванов Павел Петрович
  • Ворыханов Александр Евгеньевич
RU2434661C1
Насадка для пульсационных и вибрационных массообменных аппаратов 1983
  • Тукаева Римма Борисовна
  • Максименко Михаил Захарович
  • Закиров Олег Абдрахманович
  • Никитин Владимир Анатольевич
SU1080837A1
Массообменный колонный аппарат 1979
  • Городецкий Игорь Яковлевич
  • Васин Альберт Александрович
  • Костанян Артак Ераносович
  • Смолянский Борис Семенович
  • Бадриан Александр Соломонович
  • Кервалишвили Зураб Ясонович
  • Гоголадзе Георгий Трофимович
  • Пагава Гаиоз Александрович
  • Николишвили Георгий Алексеевич
  • Генгашвили Мурад Николаевич
SU858866A1
ПУЛЬСАЦИОННЫЙ ЭКСТРАКТОР ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МОРСОВ ИЗ ПЛОДОВ, ЯГОД 2004
  • Ефремов Игорь Борисович
  • Николаев Николай Алексеевич
  • Шарафутдинов Валерий Фахруллович
  • Ефремов Борис Александрович
RU2268767C2
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1
Нефтяной конвертер 1922
  • Кондратов Н.В.
SU64A1

RU 2 548 983 C1

Авторы

Сорокопуд Александр Филиппович

Иванов Павел Петрович

Даты

2015-04-20Публикация

2014-03-27Подача