Аппарат с механическим перемешиванием Советский патент 1992 года по МПК B01F7/16 

Изобретение относится к области химического машиностроения и предназначается для проведения массообменных процессов с интенсивным охлаждением.

Известен аппарат, содержащий корпус с крышкой, патрубки ввода и вывода, вал с мешалкой, корпус, охваченный рубашкой, в которую подается охлаждающий агент. Недостатком данного аппарата является недостаточно эффективный теплосъем.

Известен аппарат, содержащий корпус с крышкой, патрубки ввода и вывода продуктов, патрубки подвода и вывода охлаждающего газа, вал с мешалкой. Недостатком этого аппарата, выбранного за прототип, является недостаточно эффективный отвод тепла из аппарата.

Целью изобретения является повышение качества продукта из-за ликвидации локальных областей перегрева.

Поставленная цель достигается тем, что в аппарате с механическим перемешиванием, содержащим корпус с крышкой, патрубки подвода компонентов и газа и отвода продукта и газа, зал с мешалкой, введены новые элементы, а именно аппарат снабжен установленными под углом к вертикали кольцевыми пластинами, расположенными по Периметру корпуса на равном расстоянии одна от другой на уровне раздела фаз, дополнительной мешалкой на уровне нижнего среза пластин, находящихся ниже уровня раздела фаз, при этом срез пластин, находящихся выше уровня раздела фаз выполнен под острым углом к ближайшей к оси корпуса боковой грани пластины. Кроме того, в пластинах выполнены щелевые отверстия.

На фиг. 1 представлен общий вид аппарата в разрезе, на фиг. 2 - вид пластин сверху.

Аппарат содержит вертикально установленный корпус 1 с крышкой 2, на оси корпуса установлен вал 3 с мешалкой 4. Вал 3 соединен с мотор-редуктором 5. С крышкой 2- соединены патрубки 6 подачи компонентов и патрубок 7 подвода охлаждающего газа, с корпусом 1 соединен патрубок отвода продуктов 9, к боковым стенкам корпуса по его периметру на равном расстоянии один от другого на уровне патрубка 9 прикреплены пластины 10 под углом к

Ё

V| VI

сл ел

ь

тикали в виде кольцевых секторов. При этом нижний срез пластины 10 находится ниже патрубка 9, а верхний выше. На уровне нижнего среза пластин 10 установлена на валу вторая мешалка 11 турбинного типа. Пластины имеют форму кольцевых секторов с косым верхним срезом. Длина стороны пластины, находящейся к оси аппарата ближе, больше, чем длина стороны пластины, находящейся дальше от оси аппарата. В пласти- нах выполнено несколько щелевых отверстий 12, расположенных коаксиально корпусу.

Аппарат работает следующим образом.

Компоненты через патрубки 6 подаются в корпус 1, при этом корпус 1 закрыт крышкой 2. Холодный (относительно перемешиваемой среды в аппарате) газ подается под крышку 2 через патрубок 8 и выводится из аппарата через патрубок. Мотор-редуктор 5 приводит во вращение вал 3 с мешалками 4 и 11. Из-за вращения мешалок среда, находящаяся в аппарате, подвергается интенсивному перемешиванию. При этом мешалка 4 отбрасывает жидкость к стенкам корпуса, где среда разворачивается и движется вверх, доходит до нижних граней пластин 10, которые установлены таким образом, чтобы нижняя грань была выдвинута вперед, а верхняя отодвинута назад по ходу вращения мешалки. Жидкость натекает на пластины и движется по ним вверх. Наличие второй мешалки 11 (меньшей-по размерам, чем мешалки 4), создающей радиальный поток на уровне погруженной в жидкость части пластины, не позволяет поднимающемуся снизу потоку обогнуть пластины и заставляет его подниматься по пластинам вверх. Так как верхние срезы пластин подняты над уровнем жидкости, то жидкость, дойдя до среза пластин, срывается с пластины вниз в виде пленки жидкости, Холодный газ мешалкой 11 отбрасывается под пластины 10, пронизывает падающие потоки и охлаждает их. Учи- тыв-)Я, что срез пластины выполнен под остоым углом к боковой стороне пластины, расположенной наиболее близко к оси корпуса, ориентация падающей пленки выполнена под небольшим углом к стенке корпуса, что приводит к тому, что газовый поток вынужден пронизывать падающую пленку жидкости (падающий плоский поток жидкости. Если пластины выполнить с верхним срезом, перпендикулярным к боковым сторонам, то падающий плоский поток жидкости будет ориентирован параллельно газовому потоку и он ее будет обтекать с обеих сторон, не пронизывая (не проходя через падающий поток жидкости), что существенным образом снижает скорость теплообмена. Срез верхнего края пластин обращен в сторону корпуса 1, чго позволяет отводить газовый поток между корпусом и вырезом в

верхней части пластин вверх, то есть удается организовать направленное движение газа. Кроме того, при такой ориентации выреза удается часть жидкости распылить на стенку корпуса 1, которая стекая по стенке

0 дополнительно охлаждается движущимся вверх газом. Следует отметите, что падающая вниз жидкость с пластин и поднимающаяся вверх жидкость, не заходящая на пластины, образуют крупномасштабные

5 циркуляционные вихревые образования, которые гасят вращение жидкости у поверхности, существенно снижают глубину воронки на поверхность жидкости и интенсифицируют теплообменные процессы.

0 Наличие в пластинах щелевых отверстий 12 позволяет создать несколько падающих параллельных плоских потоков жидкости, что увеличивает межфазную поверхность жидкости и следовательно скоро5 сть теплообмена.

Для оценки эффективности данного аппарата были проведены сравнительные эксперименты на лабораторных моделях объемом 80 л. В качестве рабочих сред ис0 пользовалась вода, нагретая до 80°С и воздух при температуре 22°С. В аппарате, выбранном в качестве прототипа, вода, выходящая из патрубка отвода имела температуру 65°С. В предложенном аппарате вода,

5 выходящая через патрубок отвода, имела температуру 54°С, то есть на 11°С меньше. Следовательно, интенсивность тепломассо- обменных процессов в предложенном аппарате выше, чем в аппарате-прототипе.

0 Следовательно, качество готового продукта выше, так как удается быстрее охладить выходящий готовый продукт, а также ликвидировать локальные зоны перегрева. Формула изобретения

5 1. Аппарат с механическим перемешиванием, содержащий корпус с крышкой, патрубки подвода компонентов и газа, а также отвода продукта и газа, вал с мешалкой, отличающийся тем, что, с целью

0 повышения качества продукта путем ликвидации его перегрева, он снабжен установленными под углом к вертикали пластинами, расположенными по периметру корпуса на равном расстоянии одна от

5 другой на уровне зеркала жидкости, и дополнительной радиальной мешалкой, размещенной на валу на уровне нижнего среза пластин подуровнем зеркала жидкости, при этом верхний срез лластин расположен выше уровня зеркала жидкости, а пластины

выполнены в виде кольцевых секторов с верхним срезом под острым углом у внутренней кромки пластины.

2. Аппарат по п. 1.отличающийся тем, что пластины выполнены с щелевыми отверстиями.

Использование: проведение массооб- менных процессов с интенсивным охлаждением. Сущность изобретения: по периметру корпуса расположены наклонные пластины 10 в виде кольцевых секторов. Их верхний срез расположен выше уровня зеркала жидкости, а нижний - под уровнем. На уровне их нижнего среза размещена дополнительная радиальная мешалка. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

7 ,

Фиг. I