Аппарат для перемешивания многофазных сред Советский патент 1989 года по МПК B01F7/30 

1

Изобретение относится к химической технологии, предназначается для интенсификации массообменных процессов в жидких средах и является усовершенствованием известного аппарата по авт. св. № 1407529.

Известен аппарат для перемешивания многофазных сред, содержащий корпус с крьшгкой, патрубки загрузки и выгрузки, приводной вал, соединенный посредстврм планетарной передачи с валом мешалок, размещенных по периферии корпуса, в котором планетарная передача вьшолнена в виде закрепленного на приводном валу входного поводка с шатунами, соединенными посредством кривошипов с сателлитами, кинематически связанными с неподвижным зубчатым колесом и выходным поводком, в опорах которого расположены валы сателлитов, жестко

соединенные с валами периферийных мешалок l

Недостатком известного аппарата является недостаточно высокая эффективность перемешивания.

Целью изобретения является повышение эффекЖивности процесса перемешивания.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат для перемешивания многофазных сред, содержащий корпус с крьшжой, патрубки загрузки и выгрузки, приводной вал, соединенный посредством планетарной передачи с валами мешалок, размещенных по периферии корпуса, в котором планетарная передача выполнена в виде закрепленного на приводном валу входного поводка с шатунами, соединенными посредством кривошипов с сателлитами, кинематически связанными с

4ib СЛ

N)

неподвижным зубчатым колесом и вы :ходным поводком, в опорах которого расположены валы сателлитов, жестко соединенные с валами периферийных мешалок, дополнительно снабжен верхней и нижней центральными мешалками, при этом верхняя мешалка жестко соединена с выходным поводком, а нижняя - с приводным валом. ; Таким образом, в аппарате созда- ется сложное движение жидкости, .обусловленное взаимодействием гидродинамических потоков, созданных вращени- ;ем вокруг своей оси и движением по JKpyry периферийных мешалок с пото- :ками, созданными центральными ме- Ыалками. В предлагаемом аппарате уда ется снизить энергоемкость процес- ica, поскольку большая эффективность 1перемешивания может быть, получена с помощью мешалок меньшего диаметра, в то время как мощность, расходуе- 1мая на осуществление процесса пере- ;мешивания, пропорциональна диаметру |мешалки в пятой степени, Установка двух мешалок на оси (нижняя мешкалка пропеллерная, а Ьерхняя - лопастная или турбинная) приводит к появлению в осевой плос- кости двухциркулярного течения и взвешенные в жидкости твердые часг тицы проходят последовательно через области центральных мешалок и периферийных мешалок, но, так как ско рости у этих мешалок различны, то это создает дополнительную разницу скоростей между твердой частицей и жидкостью, что приводит к увеличению интенсивности массообмена Так твердая частица, находящаяся в потоке, образованном периферийными мешалками, попадает в поток нижней центральной мешалки, у которой скорость вращения отличается от скорости вращения периферийных мешалок, следовательно, в течение некоторого времени скорость движения.частицы и жидкости-отличаютсяо Затем скорость частицы становится равной скорости жидкости, однако к э тому времени частица попадает в область верхней мешалки, скорость вращения которой отлична от скорости вращения нижней мешалки, затем из области верхней мешалки частица в потоке попадает в периферийным мешашкаМо

На фиг о I изображена кинематическая схема аппарата для перемешивания

0

5

0

5

0

5

0

5

0

многофазных сред; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Аппарат содержит корпус 1 с крьш1- кой 2, патрубки загрузки 3 и выг- i рузки 4, двигатель 5 с приводным валом 6, периферийные мешалки 7 и вал с центральной нижней мешалкой 8, вращающейся с постоянной угловой ско ростью, входной поводок 9, соединенный с шатунами 10 кривошипами 11 и сателлитами 12, в опорах выходного поводка 13 расположены валы сателлитов 12, жестко соединенные с валами периферийных мешалок 7, сателлиты 12 кинематически соединены с неподвижным зубчатым колесом 14, Кроме того, выходной поводок 13 жестко связан с полым валом 15, на котором закреплена центральная мешалка 16, вращающаяся с переменной скоростью.

Аппарат работает следующим образом.

Вращение вала 6 двигателя 5 передается валу с центральной нижней мешалкой 8, которая в результате вращается с постоянной угловой скоростью, и входному поводку 9, который, вращаясь вокруг своей оси, передает движение шатунам 10 и через кривошипы 11 кинематически связанным с ним зубчатым сателлитам 12 и выходному поводку 13, в опорах которого находятся валы сателлитов 12, За счет того, что кривошипы 11 эксцентрично установлены на сателлитах 12, находящихся в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом 14, угловая скорость и ускорение зубчатых сателлитов 12 и выходного поводка 13 становятся непостоянными во времени. Движение с внутрицикловым изменением амплитуды и угловой скорости выходного поводка 13.передается валам периферийных мешалок 7 и полому валу 15 центральной верхней мешалки 16.

Подобное движение частиц приводит к увеличению диффузионного потока j частицы:

j.O,98(V .

ДУ - относительная скорость

твердых частиц; D - коэффициент молекулярной

диффузии; d - диаметр частицы.

51

Оценим увеличение коэффициента массообмена в предлагаемом аппарате для характерного случая процесса производства хлористого серебра (D , d 0,05 см). Как показывают расчеты, и V 10 см/с, b.Vj.p 5 см/Со (В аппарате без центральных мешалок &V „ 3 см/с). Уста новка центральных мешалок создает . интенсивное вторичное течение, что приводит к ликвидации застойных зон. Жидкость периферийными мешалками от- брасьшается к центру, где она заса- сьшается нижней металкой пропеллерного типа и поднимается вверх в

область верхней мешалки турбинного типа, где жидкость лопастями верхней мешалки отбрасьшается к периферии и засасьшается периферийными мешалками.

Таким образом, отношение диффузионного потока в аппарате с центральными мешалками к диффузионному по- 10 току в аппарате без центральных мешалок оказывается равным 1,18, т.е. эффективность массообменных процессов увеличивается примерно на 18%, возникает интенсивное циркуляционное 15 течение, которое ликвидирует застойные зоны.

12. Щ

13т

Т