Роторный аппарат Советский патент 1988 года по МПК B01D3/30 

t

Изобретение относится к устройствам для создания и-шульсных колебаний в прочной среде ,цля проведения массообменных процессов в системах жидкость - жидкость и твердое - жидкость и может быть использовано в п ищевойэ медицинской промьгашеннос Тях и при производстве особо чистых веществ.

Цель изобретения повьппение производительности процесса растворени эа счет сокращения времени достиже--- ния концентрации насыщения,

На фиг„1 изображен роторный аппа раТр продольный разрезJ на фиг,2 - вид А на фйг.1| на фиг, 3 - вид В на на фиг.4 и 5 возможные случаи перекрытия поперечных сечений кналов ротора и статора i Роторньм аппарат содержит корпус :с натрубкок 2 выхода ереды -крышку 3 с коаксиально расноложеннь&з пат рубком 4 входа, скрепленную с кор пусом 1, статор 5 с каналами б в бо новых стенках ротор 7 с каналами 8 в боковых стенках и камеру 9 озвучи вания образованную корпусом 1 кры кой 3 и статором 5

Каждьй канал в роторе выполнен под углом oL к о6разу ощей боковой поверхности ротора, и его поперечное сечение;. част 1гчио перекрьюает попереное сечение двух или более каналов статора, npjraeM угол наклона канало ротора определяется соотношением

h

«: arctg

&+b

0

5

5

0

5

воположных участков поперечного сечения каналов статора. В другом слу- чае5 изображенном на фиг.5, истечение происходит из среднего участка канала. В процессе вращения ротора поток обр абатываемой среды проходит и через промежуточные участки истече- ния. Следовательно, изменяющаяся скорость потока (вследствие изменения площади проходного сечения) и направление вектора скорости (из-за перемещающихся по высоте канала статора участков истечения) вызывает значительную турбулизацию потока среды в активной зоне аппарата - каналах 8 статора, где процессы тепломассообмена протекают наиболее интенсивно. Затем поток жидкости поступает в камеру 9 озвучивания, где подвергается дополнительному воздействию акустических колебаний и вьгоодится из аппарата через патрубок 2.

Применение аппарата особенно эффективно при проведении массообменных процессов скорость которых лимити- руется скоростью диффузии. Анализируя основное кинетическое уравнение диффузионных процессов, можно сделать вьгеод, что интенсификация их достигается уменьшением эффективной толщины диффузионного слоя. Это обеспечивается созданием переменной скорости обтекания частиц, т.е. когда частица участвует в потоке жидкости, изм1ня 0- щем направление, величину, или когда частица переходит из одного потока: в другой с разными векторами скоро- - . сти.

Изобретение может быть использовано для проведения тепломассооб- менных процессов в системах жидкость- жидкость, твердое - жидкость в химической, нефтехимической, пищевой, медицинской отраслях промышленности и при производстве особо чистых веществ. Целью изобретения является повьшение производительности процесса растворения за счет сокращений времени достижения концентрации насьще- ния. Роторный аппарат содержит корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивания и привод. Каждый канал в роторе вьтолнен под углом d к образукяцей боковой поверхности ротора и поперечное сечение ротора частично перекрывает поперечное сечение не менее двух соседних каналов статора. При этом угол наклона каналов статора определяется соотношением d. 4 arctg -h/a+b, где h, а - высота и ширина каналов статора; b - расстояние между каналами статора. 5 ил. 2 табл. с

где h,a - высота и шлрина канала статора;

b - расстояние между каналами .статора

Аппарат работает следующим обра- зон.

ОбрабатываемЕш срада поступает через патрубок 4 самотеком или под давлением в полость ротора 7э поступает а наклонные каналы ротора, б „ Та как каналы б вьшолнены под углом к образующей ротора то прозюдное сечение в сопряжении ротор статор пос- то янно изменяется 5 так как изменяется его площадь и положение участков истечения. На фиг„4 и фиГоЗ показано два крайних взаимных положения ротора и статора в процессе работы

В случае, изображенном на фиг.4,, истечение происходит из. двух проти

5

„

5

В предлагаемой конструкции аппарата каналы статора в процессе работы полностью не открьгоаются и не закрываются. Следовательно, пройдя резкое сужение в промежутке ротор статор, поток среды значительно уменьшает скорость движения и .таким образог увеличивается время контактирования частиц с жидкостью в активной зоне - каналах статора. Это является допол- нительньп фактором, увел.чивающим скорость тепломассообмена Так как полость ротора всегда соединена с камерой озвучивания, то это приводит к значительному снижению п-щравличес- кого сопротивления аппарата-и, как следствиеJ снижаются энергозатраты на проведение тех нологического процесса.

Указанное расположение элементов аппарата позволяет устранить возможность возникновения Импульсной кавитации. Кавитация в аппаратах подобного типа возникает в случае, когда отверстия статора полностью перекрьгаа- ются промежутками между отверстиями ротора. В этом случае при периодических открытиях каналов статора возникает большой по величине отрицательный импульс давления, нарушающий сплошность потока жидкости и вызывающий интенсивную кавитацию.

10

канала статора, равен 26. Результаты экспер1я ентов приведены в табл .2 ,

Из примеров видно, что. при невыполнении условия перекрытия двух или более каналов статора время достижения концентрации насьщения увеличивается на 30-40%, т.е. меньшается эффективность процесса растворения. Уменьшение времени растворения до достижения концентрации насыщения по- зв оляет значительно увеличить производительность аппарата.

По результатам испытаний можно

В предлагаемой конструкции аппара- д сделать вывод, что предлагаемый аппа20

та между полостью ротора и камерой озву чивания всегда существуют поток обрабатываемой среды, и получаемый отрицательный импульс давления мал или не возникает, т.е. отсутствует условие возникновения импульсной кавитации.

Проводят эксперименты по растворению хлорида натрия. Эффективность предлагаемого аппарата оценивается временем достижения концентрации на- 25 съпцения. Во всех экспериментах исходный продукт имеет одинаковый гранулометрический состав.

Пример 1. Диаметр ротора 200 мм; число каналов 20; высота канала статора 10 MI.

Для данных геометрических размеров : наибольший угол наклона канала ротора гЛ при котором перекрьгоаются два соседних канала статора, равен 18°.Про

30

35

рат позволяет значительно увеличить производительность процесса растворения.

Формула из об р е т 8 и и я

Роторный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивали и привод, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса растворения за счет сокращения времени достижения концентрации насыщения, каждый канал в роторе выполнен под углом 0 к образующей боковой поверхности ротора и поперечное сечение ротора частично перекрывает поперечное сечение не менее двух соседних каналов статора, при этом угол наклона каналов статора определяется; соотношением

водят эксперименты при углах наклона меньше и больше максимального. Результаты экспериментов приведены в табл,1.

И р и м е р 2. Диаметр ротора 200 мм; число каналов 30; высота канала статора 10 мм.

Наибольший угол наклона dL, при котором перекрьшаются два соседних

Угол наклона, 10 град

Время достижения концентрации на- сьш1;ения, с 16

канала статора, равен 26. Результаты экспер1я ентов приведены в табл .2 ,

Из примеров видно, что. при невыполнении условия перекрытия двух или более каналов статора время достижения концентрации насьщения увеличивается на 30-40%, т.е. меньшается эффективность процесса растворения. Уменьшение времени растворения до достижения концентрации насыщения по- зв оляет значительно увеличить производительность аппарата.

По результатам испытаний можно

0

5

0

5

0

рат позволяет значительно увеличить производительность процесса растворения.

Формула из об р е т 8 и и я

Роторный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивали и привод, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса растворения за счет сокращения времени достижения концентрации насыщения, каждый канал в роторе выполнен под углом 0 к образующей боковой поверхности ротора и поперечное сечение ротора частично перекрывает поперечное сечение не менее двух соседних каналов статора, при этом угол наклона каналов статора определяется; соотношением

-arctg ,

где 1,а высота и ширина каналов

статора;

Ъ - расстояние между каналами статора.

Таблица 1 17 304570

17

22

22

23

наклона, 10 град

1428402

Т а б л и ц а 2

15 25 45 70

Время достижения концентрации на- сьщения, с 15

Фиг.1

Фиг.з

151621

22

Фиг. 2

фцг.5