Роторный аппарат Советский патент 1981 года по МПК B01D3/30 

(54) ЮТОРНЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к тепломассообменной аппаратуре, применяемой в производстве полупродуктов для пластмасс и синтетических волокон, продуктов микробиологической и витаминной промышленности, жирозаменителей и синтетических моющих средств, продуктов фармацевтической и пищевой промыщленности, для проведения целого ряда технологических процессов выпаривания, дистилляции, ректификации, осущки, реакции жидкость-жидкость, а особенно для обработки термонестойких продуктов. Известны роторные пленочные испарители, включающие вертикальный корпус,, снабженный снаружи рубащками для теплоносителя, внутри которого расположен ротор, служащий для создания движущейся пленки жидкости 1. Известен также тонкопленочный испаритель центробежного типа, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого установлен ротор корзинчатого типа, закрепленный на полом вертикальном валу. В корзину ротора вло- жен набор конусов с двойными стенками, образующими паровое пространство.. Обод конусов имеет каналы, соединяющие одноименные полости. Имеются трубки для подачи жидкости на вн)гфеннюю поверхность конусов и отвода концентрата из кольцевого сборника, установленного в верхней части ротора 2. Однако известные роторные пленочные испарители имеют малую поверхность теплообмена и удельную производительность, так как теплопередающей поверхностью у них является только снабженный снаружи рубашками цилиндрический корпус аппарата, увеличение размеров которых приводит к незначительному росту производительности и при зтом съем продукта с единицы объема аппарата падает. Известен также роторный аппарат для проведения противоточных процессе контактирования жидкости с газом (паром), содержащий вертикальный щшиндрический корпус, вал, расположенный по оси корпуса, неподвижные и подвижные перевернутые усеченные конусы, неподвижные из которых закреплены на корпусе своими большими основаниями и делят его на контактные ступени, а подвижные расположены между неподвижными и закреплены своими меньшими основаниями на валу коаксиальные цилиндрические перегородки, закрепленные в шахматном порйдке на подвижных усеченных конусах и под неподвижными усеченными конусами, передаточные устройства, кольцевые желоба, размещенные на меньших основаниях неподвижных конусов снаружи вала, и штуцеры ввода и вывода фаз 3. Однако в известном аппарате теплопередающей поверхностью являются лишь внутренние поверхности вращаюшихся конусов и продукт, поступаюший на испарение, движется в направлении большего диаметра конуса, что резко снижает окружную плотность ороше ния поверхности тепломассообмена. При низких плотностях орошения могут появиться оголенные участки, в которых возможно расположение или полимеризация обрабатываемого продукта. Кроме того, с увеличением диаметра аппарата резко возрастает масса ротора и возникает ряд технических трудностей в изготовлении и балансировке, увеличивается расход знергии на сообщение окружной скорости ротору и отвода образовавшегося конденсата. Цель изобретения - интенсификация процессов тепломассообмена за счет увеличения поверхности теплообмена и контакта фаз. Поставленная цель достигается тем, что аппарат снабжен наклонными -лопатками, установленными на внутренней поверхности коаксиальных цили1щрических перегородок неподвижных конусов, и цилиндрическими кольцами, размещенными на неподвижных конусах снаружи коаксиальных цилиндрических перегородок и вьшолненными с отбортованными во внутрь верхними кромками, причем неподвижные конусы вьшолнены полыми, а переточные устройства выполнены в виде колец, закрепленных на меньших основаниях подвижных конусов и входящих внутрь желобо и закрепленных на периферии цилиндрических колец лотков, соединяющих соседние контакт , ные ступени между собой, при этом в меньших основаниях подвижных конусов выполнены щели. Дополнительно аппарат снабжен отбойными перегородками и спиральной лентой, закрепленными на наружной поверхности подвижны конусов, а коаксиальные цилиндрические пере городки подвижных конусов снабжены отбортовкой, направленной -к периферии корпус На фиг. 1 изображен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - развертка циливдрической перегородки с лопатками; на фиг. 3 - развер ки цюгавдрической перегородки с лопатками, вид снизу; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. на фиг. 5 вид Б на фиг. 1; на фиг. 6 сечение В -В на фиг. 1. Роторный аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, внутри которого установлены конуса 2 с двойными стенками, к наружной поверхности которых прикреплены коаксиальные цилиндрические перегородки 3, снабженные наклонными лопатками 4, в центральной части конуса снабжены кольцевыми желобами 5, а на периферии к конусам 2 прикреплены отбортованные в верхней части во внутрь цилиндрические кольца 6 с окнами 7, К кольцу 6 с наружной стороны прикреплены лотки 8, а с внутренней стороны - пластины 9. Между каждым на двух смежных конусов 2 установлены вершинами вниз, укрепленные на валу 10 через распорные втулки И, конические диски 12, к внутренней поверхности которых прикреплены коаксиальные цилиндрические и отбортованные к наруже перегородки 13, а к наружной поверхности каждого конического диска последовательно от центра прикреплены цилиндрическое кольцо 14, опущенное Б кольцевой желоб 5, пластины 15 и спиральная лента 16, причем перед пластинами 15 в конических дисках 12 имеются прорези 17. Конуса 2 с двойными стенками прикреплены к корпусу 1 при помощи патрубков 18, служащих также и для подачи и отвода теплоносителя или хладоагента, и разжимных винтов 19, ввернутых в бобышки 20, прикрепленных к кольцам 6. Винты 19 законтрены гайками 21. Аппарат работает следуюищм образом. Жидкость подается на внутреннюю поверхность верхнего конуса 2 и, вращаясь в виде пленки, стекает по ней в кольцевой желоб 5, откуда забирается цилиндрическим кольцом 14. При этом часть жидкости задерживается пластинами 15 и под действием, центробежных сил проходит через прорези 17 конического диска 12 ротора, диспергируется первой от центра перегородки 13 и в виде отдельных струй и капель ударяется об обогреваемые конусом 2 перегородки 3 с лопатками 4. При зтом жидкость рециркулирует в полости указанных перегородок, смачивая поверхность конуса 2 и перегородки 3 с лопатками 4 с наружной стороны. Процесс многократно повторяется по мере движения жидкости к периферии. Другая часть жидкости движется по наружной поверхности конического диска 12 ротора и равномерно по всей высоте разбрызгивается спиральной .лентой 16 на обогреваемую поверхность конуса 2. Распределение жидкости, поднимаемой цилиндрическими кольцами 14 на орошение внутренних и внемших поверхностей конусов 2, регулируется длиной пластин 15 и прорезей 17. Избыток жидкости за счет, сообщенной ей кинетической энергии спиральной лентой 16 задерживается пластинами 9 и перетекает через окна 7 в кольце 6 по лоткам 8 на внутреннюю поверхность нижерасположенного конуса 2. Образовавшиеся пары проходят через лабиринтные каналы, образованные перегородками 3 и 13, прорези в перегородках 3 и по пространству, образованному между коническими дисками 12 и конусами 2, выходят в пространство между конусами 2 и корпусом 1 и выводятся из аппарата. При этом за счет наличия центробежного поля, прямотока и увеличения прорезей в перегородках 3 по мере увеличения диаметра их, сопротив ление движению пара или газа незначительно. Использование обеих поверхностей конусов с двойными стенками, а также и поверхностей коаксиальных цилиндрических перегородо с лопатками, прикрепленных к наружным по верхностям конусов, в качестве геометрической теплоперёдающей поверхности позволяет увеличить поверхность теплообмена в 1,5-2 раза, по сравнению с известным устройством испарителя. Наличие в конструкции аппарата тонкодиспергирующих элементов в виде коаксиальных цилиндрических перегородок и спиральных лент создает благоприятную гидродинамическую обстановку для испарения или тепломассообмена за счет развитой поверхности испарения или тепломассопередачи. Эти же элементы обеспечивают надежную смачиваемость и быстрое обновление теплообменных поверхностей. Увеличение геометрической и активной поверхностей тепломассообмена и надежности смачивания позволяют увеличить удельную производительность аппарата, уменьщить терми ческое воздействие на обрабатьшаемый продукт. Кроме того, уменьшение массы ротора за счет установки в известнрм испарителе не подвижных конусов с двойными стеиками дает возможность уменьшить затраты энергии на вращение ротора и увеличить экономичность аппарата.. Формула изобретения 1. Роторный аппарат для проведения противоточных процессов контактирования жидКОСТИ с газом (паром), содержащий вертикальный цилиндрический корпус, вал, расположенный по оси корпуса, неподвижные и подвижные перевернутые усеченные конусы, неподвижные из которых закреплены на корпусе своими большими основаниями и делят его на контактные Ступени, а подвижные расположены между неподвижными и закреплены своими меньшими основаниями на валу,, коаксиальные цилиндрические перегородки, закрепленные в шахматном порядке на подвижных усеченных конусах и под неподвижными усеченными конусами, переточные устройства, кольцевые желоба, размещенные на меньших основаниях неподвижных конусов снаружи вала, и штуцеры ввода и вывода фаз, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов тепломассообмена за счет увеличения поверхности теплообмена и контакта фаз, он снабжен наклонными лопатками, установленными на внутренней поверхности коаксиальных цилиндрических перегородок неподвижных конусов, и цилиндрическими кольцами, размещенными на неподвижных конусах снаружи коаксиальных щлиндрических перегородок и выполненными с отбортованными во внутрь верх1ШМИ кромками, причем неподвижные конусы выполнены полыми, а переточные устройства выполнены в виде колец, закрепленньк на меньших основаниях подвижньи .конусов и входящих внутрь желобов, и закрепленных на периферии цилиндрических колец лотков, соединяющих соседние контактные ступени между собой, при этом в меньших основаниях подвижных конусов выполнены щели. 2.Роторный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен отбойными перегородками и спиральной лентой, закрепленными на наружной поверхности подвижных конусов. 3.Роторный аппарат по п. 1, о т л ичающийся тем, что коаксиальные цилиндрические перегородки подвижных конусов снабжены отбортовкой, направленной к периферии корпуса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Великобритании № 1358319, кл. В 1 F, 03.07.74. 2.Авторское свидетельство СССР W 205810, кл. В 01 D 3/30, 05.03.66. 3.Авторское свидетельство СССР № 286958, кл. В 01 D 3/30, 30.10.67.