Низкочастотный дифференциально-струйный массообменный аппарат Советский патент 1983 года по МПК B01D11/02 

1 tsp «4

0 2. Аппарат по п. , о т п и ч а ющ и и с я тем, что, с цепью уменьшения процЬпьного перемешивания фаз, он снабжен цопогшитепьными штоками с расположенными на ник клапанами и элементами с различным гицраваическим сопротивлением цвиже 1ию жидкости в прямом и об-. 10

короба, установленного на штокак. 69 ратном направленияк, соединенными шарнирно с тарелками посрецством Tsn и цемпферов. 3. Аппарат по п, 1, о т л и ч а ющ и и с я Тем, что устройство вывода жидкой фазы выполнено в виде сетчатого

1. НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-СТРУЙНЫЙ МАССООБМЕННЫЙ AYinAPAT цпя системы .тверцое Ireno - жицкооть, ёкпючаюишй вертикальный корпус с устройствами . ... ..-,-и, ввоца и вывоца. фаз, устано&пенньгй -в корпусе с возможностью воэвратномпосту- пательного перемещения шток с закреп нвшяыми на нем Тарелками с оцнонаправпенными элементами, имеющими различное гидравпическое сопротивление прохождению, через них жицкости в пря Мом и обратном направлениях и противоположно направленными им аналог:ичны ми. элементами с фильтрующими сетками, .от л и ч а ю щ и и с Я тем, что, с целью увеличения производительности и нацежности работы аппарата, сетка усггановлена на стороне меньшего гиараь niwepKoro сопротивления элементов и выполнена выпуклой. (Л с

Ч Изобретение относится к конструкпия массообмеиных аппаратов апя систем твераое тепо - жидкость и может быть использовано в процессах экстрагировани и выщелачивания ценных компонентов из растительного сырья, растворения. Известен низкочастотный дифференциально-струйный массообменный аппарат цпя систем твердое тепо - жидкость, вкгючающий вертикальный корпус с устройствами ввода и вывода фаз, установленный в корпусе с возможность возвратно-поступательного перемещения шток с закреппенными на нем тарепками с однонаправленными, имеющими разпнчное гидравгшческое сопротивление прохождения через них жидкости в прямом и обратном направлениях и противо положно им направленными аналогичными элементами с фильтрующими сетками l J . Недостатком известного устройства является низкая его производительность ,и интенсивное продольное перемешивание фаз. Цепь изобретения - увеличение прои водительности. и надежности работы агатарата. Поставленная цепь достигается тем, что в низкочастотном дифференциальноструйном массообменном аппарате цпя системы твердое тело - жидкость, вклю чающем вертикальный корпус с устрой - ствами ввода и вывода фаз, установленный в корпусе с. возможностью возврат но-поступательного перемещения шток и закрепленными на нем тарепками с onHOHanpaBneHHbnviH элементами, имеющими различное гицравпическое сопраиш пение прохождению через них жидкости в прямом и обратном направпениях и противоположно направпенными им аналогичными эпе1 {ентами с фипьтрующими сетками, сетка установлена на стороне меньшего гидравлического сопротивпения элементов и выполнена выпукпой. .Аппарат снабжен допопнитепьными штоками с расположенными на них клапанами и элементами с различньш гидра&пическим сопротивлением движению жидкости в прямом и обратном направлениях, соединенными шарнирно с тарелками посредством тяг и цемпферов. Устройство вывода жидкой фазы выполненр в вице .сетчатого короба, установпенного на штоках. На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2. - узел I на фш. 1 при движении тарепки вниз; на фиг. 3 - то жej при движении тарелки вверх; на фиг. 4 - схема работы кпапанного устройства при отсутствии уплотненного- споя твердой фазы между тарепками ; на фиг. 5 - то же, при наличии уплотненного слоя твердой фазы; на фиг. 6 - клапанный механизм с синь- фонным синхронизирующим устройством (демпфером); на фиг. 7 - то же, с пружинным синхронизирующим устройством; на фиг. 8 - то же,с поршневым синхронй- аирующим демпфером. Аппарат имеет V -образный корпус 1,, штоки 2, соединенные с приводом возвраТно-поступатепьного движения (не показан), тарепки 3, жестко установленные на штоках, сетчатьтй короб 4 для отбора жидкости из аппарата, установпенный на штоках и соединенный гибким шпангом 5 со штуцером 6 цпя отвода жицкоо ти. Тарепка (фиг. 2 и 3) имеет открытие, сужающиеся эпементы 7, направпениые сужением в сторону транспортирования твердой фазы, и Гфотиво(попожно У вал- равпенные соппа 3, закрытие со сторо яы расширенной части сеткой 9, Ьыпукпой в сторону от сопеп. При этом вмест сопеп можетбыть испопьзо1зан любой другой эпемент, имеющий различное гицравгшчеркое сопротивпение прохожа©нию через него жидкости в прямом и обратном направпении, например конус, установленный в окне тарепки на спицах, и т. ц.,, Сужающиеся элементы 7 (фиг. 4 и 5) на сосецних тарецкак-расположены по одной оси вдоль аппарата и на этой же оси установлен шток 10 с -клапанами 11 и 12 и сетчатым конусом 13, соединенный со штоком 2 тягой 14 и рычагом 1 с противовесом 16, установленным с возможностью регупировапкя его попожо нияна рычаге и выполняющим роль сщгХ роииаируюшогодемпфера. Шток 10 подпружинен в направлении транспортировбн ния твердой фазы пружиной 17, соециненной .с тарелкой 3 регулировочным винтом 18, выведенным -вверх аппарата, и снабженным рукояткой 19. При этом вместо сетчатого конуса может быть, испо льзован любой другой элемент, HMeto ший различное гидравлическое, сопроти ление движению в жидкости в прямом и обратном нaпpaвлeнияxi например- по- лусфера, циск с соплом и т. п. Синхронный может быть выполнен в вице сильфонного демпфера (фиг. 6), имеющего сильфон 2О, разделенный на цве части перегородкой 21/ с переточным отвердтием 22 и соединенный торцом 23 со штоком 10. Синхронный демпфер сможет быть . выполнен в вице пружинного демпфера (фиг. 7), имеющего направляющие 24, ; ,в которых перемещается шток 10, и пружину 25, с регулировочной гайкой 26 на штоке 1О. Синхронный демпфер может быть ; выполнен в виде поршневого демпфера (фиг. 8), имеющего цилиндр 27, жестко за1феппенный на штоке 2, перегородку с переточным отверстием 28 и поршня 2 жестко связанные со штоком 10. На схемах объемными стрелами пока зано цвижеяяе твердой фазы и тонкими стрелами - движение жидкости. Аппарат работает следующим образом.. , Жидкость поступает в правую копон ну аппарата сверху, движется по коионнам и отводится з аппарата через колебпюцшйся сетчатый, короб 4 по гибкому шлангу 5 через штуцер 6 цля отво да жидкости. Твердая фаза. поступаетЪ певую колонну, сверху движется вдоль колонны противоточно жидкости и, выходя выше уровня жидкости в правой колонне, выводится из аппарата по наклонному- желобу. Принцип противоточного трансцорти- рова1шя тверцой и жидкой фаз следующий (фнг. 2 и 3). В процессе колебания при вхоце тарелки вниз (фиг. 2) через сужающиеся элементе выходит на верх -. объем среды (смеси жидкости, и твердой фазы) Ч, 1 а через направйенное сопло 8, закрытое сеткой 9, вЫкоцит наверх объем жидкости V2 без твердой фазы, так как твердая фаза выцерживается сеткой. При коде тарелки вверх через сужаюиотеся элементы 7 и напрвленные сопла 8 выходят .объемы V и V4 npv этом V.-V2 .j или j-V V2-V,поскольку гидравлическое сопроти&лепие каждого из отверстий прохождению жидкости вниз и вверх различно, то резупьтируюцщй объем среды, выносимый через отверстие за один цикл kon&-. бания тарелки V V.j-V- компенсируется результируюишм объемом чистой жидкости, вынесенной.через направленное соппо 8, закрытое сеткой 9. вниз Xf-V Таким образом, производительность тарелки, а следовательно, и прОизсоцительность аппарата по твердой iфaзe равна результирующему объему среаы V , умноженному на концентрацню тв.ердой фазы в жидкости в зоне . колебаний тарелки и ни частоту коле- баний, а производительность по жидкости в противоположную сторону равна результирующему объему жидкости. V, умноженному на частоту колебаний, . При ходе тарелки вниз по ее обе стороны,возникает.перепад давления -dRjj а при ходе вверх - Л РЗ при этом средний результирующий перепад давления около тарелки лР ДР2 соз-.. цает разность уровней жидкости в правой и левой колоннах аппарата. Поскольку. гидравлическое сопротивление открытых, отверстий меньше, чем закрытых сеткой, то этот перепад получается в сторону правой колонны аппарата, т. е. в сторо- ну движения твердой фазы. Для уменьшения. и исключения его сопла 8 выполнены сужающимися и создающими податор жид- кости в противоположную сторону, при этом для уменьшения влияния сопротивпеюш сетю последняя выполнена с развитой поверхносгью,например выпуклой. Установка сетки на расширенной части (стороне) отверстия осуществлена с целью самоочистки от твердой фазы пространслгва межцу сеткой и отверстием,так как вспеаст виерааносгисопрогив;1еннявэгопространс во .аахоцит. срецы, меньше за цикл, чем выкоцит из него. С целью снижения процопьного лереме ше.чия в аппарате межс1У тарепками уста навливается -Knanaiffloe устройство (фиг. 4 и 5, цпя правой стороны айпарата). В нормальном попожешш (фиг. 4) шток 10 подпружинен пружиной 17 и суг жающийся элемент 7 в верхней тарелке закрыт клапаном 11, а клапан 12 на ниншей тарелке открыт. При этом шток 1 колеблется г.синкронно с тарелкакга, так как его энерция уравновешивается perynHpyeNtbiM противовесом 16. Твердая фаза Поступает в пространство тарелками и заполняет его, образуя уплотненный слой, как это показано штриховкой на фиг. 5, колебания которого находятся не в однофазе с тарелками и сопротивления колебаниям сетчатого конуса 13 относительно уплотненного слоя твердой фазы становятся бо- лее затруснктепьными, при этом, сопротивление его движению вниз относительн слоя меньше, чем вверх. Таким образом, результирующее усиление двигает конус вниз относительно слоя твердой фазы, что вызывает открывание клапана 11 и закрывание клапана 12 (фиг. 5). Твердая фаза выходит из пространства между тарелками через открытое соппо верх ней тарелки, слой разрыхляется, клапаны возвращаются в нормальное положение и процесс повторяется. Таким образом, между тарелками посто5шно поддерживается уплотненный и неперемешиваемый спой твердой фазы, препятствующий циркупяшш жидкости между тарелками, при этом он постоянно пополняется со стороны подающей тарелки и расходуется со стороны отвод: и1ей тарелки, т. е. пос ТО5ШНО продвигается вдоль аппарата, не перемешиваясь. Для открывания клапа-на 11 требуется усилие большее, чем усилие, создаваемое .пружиной 17, Поэтому регулируя натяжение пружины 17 регулкровочны у винтом ISj вращая рукоятку 19, вынесенную на верх аппара та, возможно на ходу регулировать степень уплотненности твердой,фазы в зоне между тарелками. При натяжении .-пру- жины 17 усилие открывания клапана 11 и уплотнение слоя твердой фазы бопынее : И наоборот. .. , В качестве демпфера, синкронизирующего колебания штока 10 и тарепок, может быть использовано сдльфон 20 (фиг. 6) при этом в процессе колебаний жидкость внутри сильфона не успевает перетекать из одной полости в другую через переточное отверстие 22, однако при, заполнении межтарелочного прост ранства твердой фазой и возрастании результирующего усилия на сеточный ко- . нус 13 шток 10 -перемещается вниз, перераспределяя положение каналов. Пружинный демпфер (фиг. 7) показан в положении, когда уплотненный спой твердой, фазы открыл посредством сетчатого конуса 13 выпускной клапан и закрыл впускной. Степень уплотнения в этом случае регулируется путем изменения усилия сжатия пружины 25 перемещением регулировочнюй гайки 26 на штоке 10. Поршневой демпфер (фиг. 6) показан также в положении наличия твердой фазы в межтарелочном пространстве и работает аналогично сильфонному. I . испытания модели аппарата предлагав, мой конструкции показали высокую рабо- тоспособность аппарата с такими высокодисперсными средами, как вода - со лодовые ростки (частицы диаметром О,20,5 мм и длиной 2-5 мм), свекловичная мезга - вода (измельчение на мясорубке) водо - древесные опилки, вода - ка1 роновая крошка. При -этом обеспечивает ся качественный противоток при малых, сравнительно с промьшленными аппаратами, величинах продольного перемещения. Так |В двухшнековых диффузных аппаратах свеклосахарной промышленности критерий продольного перемешивания Пекле Ре иЦ/Е, 3 - 25, а в испытуе-. мом аппарате - Ре более 40 как по жидкости, так и по твердой фазе (здесь и - скорость потока; L, - длина апкарата; ЕП рэФФициент продольного перемешивания). Кроме того, за счет оптнмизашга массообменного процесса ,так как он идет в аппарате переменно, то в режиме полного вытеснения (в зоне уплотнен ного слоя твердой фазы в межтарепоч-1 ном пространстве аппарата), то в режиме полного перемешивания (в зоне колеб ания,), получена интерсиф. кашш массообменв, примерно, , а также многократная интенсификйцня получена за- счет возможнбйти .испопьзоч ванвя частиц твердой фазы малых р змеров,-Достигнуто практически полное извлечение цеш1ых веществ ;из тверцой фазы.

fPuz.S

fuz.7

fuz.S