Центробежный аппарат Советский патент 1982 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к устройствам для осуществления процессов в системах жидкость-жидкость, газ-жидкость и может быть применено в различных отраслях промышленности.

Наиболее близок к предлагаемому устройству центробежный экстрактор, содержащий кожух, ротор с насадкой в виде коаксиально расположенных перфорированных цилиндров,, отверстия которых снабжены соплами и диффузорами, расположенными на соседних цилиндрах в чередующейся- последовательности, перегородки, устройства для ввода и вывода фаз l. i

К недостаткам данного аппарата относятся низкая эффективность процесса массообмена и производителыность.

Целью настоящего изобретения является интенсификация процессов путем увеличения поверхности контакта фаз.

Поставленная цель достигается тем, что в известном центробежном экстракторе, содержащем кожух; ротор с насадкой в виде коаксиально расположенных цилиндров, отверстия которых снабжены соплами и диффузорами, рас положенными на соседних цилиндрах

в чередующейся последовательности, перегородки, устройства для ввода и вывода фаз, на цилиндрах с соплами установлены переточные патрубки, а перегородки выполнены выпуклой формы и установлены перед каждой парой диффузоров.

На фиг. 1 изображен продольный разрез экстрактора; на фиг. 2 - раз10рез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - узел (в случае выполнения пары сопло-диффузор прямоугольной формы); на фиг. 4 - узел I (в случае выполнения пары сопло-диффузор цилиндрической

15 формы).

Центробежный аппарат состоит из кожуха 1, ротора 2 с насадкой, камер 3 и 4 для сбора проконтактировавших потоков, соответственно инжек20тируемого и рабочего. В камеры введены не-связанные с ними неподвижные напорные диски 5 и 6 для отвода потоков. Подвод рабочего потока в зону контакта осуществляется по кана25лу 7 в валу 8 через распределитель 9. Подвод инжектируемого потока в зону контакта осуществляется по каналу 10 в валу 11 через распределитель 12. |Сепарацйя проконтактировавших пото30ков осуществляется в зонах сепераии 13 и 14, соответственно рабочего инжектируемого. Отсепарированные азы выводятся из аппарата с помощью апорных дисков 5 и 6 по межтрубным ространствам 15, 16 приемно-выводноо устройства.

Рабочее пространство ротора заполнено насадкой в виде коаксиальных илиндров 17 с соплами 18 и диффузоами 19, расположенными на соседних илиндрах в чередующейся последовательности. На цилиндрах с соплаг/ш установлены переточные патрубки 20, две соседние пары сопло-диффузор на выходе из диффузоров снабжены общей перегородкой 21 выпуклой формы. Аппарат работает следующим образом. Рабочий поток по каналу 7 и распределитель 9 поступают в сопла 18, откуда под действием центробежной силы выбрасывается в виде капель и струй- в диффузоры 19, играющих роль смесительных камер. При движении с большой скоростью из сопла в диффузор рабочий поток увлекает (эжектирует) инжектируемый поток из камеры 22 в диффузоры.19, где происходит интенсивное взаикюдействие (турбулизация, смещение), рабочего и инжектируемого потоков с образованием высокодисперсной эмульсии.

Проконтактировав, образовавмаяся высокодисперсная эмульсия при .своем движении под действием центробежной силы от центра к периферии ротора достигает внутренней поверхности перегородки 21. Выпуклая форма перегородки позволяет с минимальными гидравлическими потерями изменить направление движения потока эмульсии (рабоче-инжектируемого потока) навстречу движущемуся аналогичному потоку эмульсии в соседней паре сопло-диффузор, соединенной с первой перегородкой 21. Движущиеся навстречу друг другу потоки эмульсий, соударяются, в результате чего происходит интенсивное дробление частиц соударяющихся потоков с образованием высокоразвитой непрерывно обновляющейся поверхности массообмена.

Проконтактировав, образовавшаяся высокодисперсная эмульсия при своем движении лод действием центробежной силы от центра и периферии ротора достигает внутренней поверхности кЬаксиальных цилиндров 17 (см. Г. 2), где происходит расслаивание потоков с образованием двух слоев 23 24 в соответствии с удельными весами взаимодействующих потоков. Слой рабочего потока, имеющего большую плотность, является гидрозатрором для инжектируемого потока, именадего меньшую плотность. Последний, увеличиваясь, достигает высоты переточных патрубков 20 и .по ним перетекает на

следующую ступень контакта, расположенную к периферии ротора. На следующей ступени весь процесс повторяется, пока контактируемые потоки не достигнут периферии ротора. Достигнув периферии ротора, рабочий поток поступает в сепарационную зону 13, где из него отделяется частично уносимый им инжектируемый поток. Отсепарированный рабочий поток поступает в камеру 4, откуда с помощью напорного диска 5 по межтрубному пространству 15 выводится из аппарата.

Инжектируемый поток, достигнув периферийной зоны сепарации 14, отделяется от частично уносимого им рабочего потока и по переточным путрубкам 20 поступает в камеру 3, откуда с помощью напорного диска 6 по межтрубному пространству 16 через штуцер 25 выводится из аппарата.

При движении контактируемых потоков в насадочной части аппарата, выполненной в виде набора коаксиально расположенных перфорированных цилиндров, отверстия которых снабжены соплами и диффузорами, расположенными на соседних цилиндрах в чередующейся последовательности, на цилиндрах с соплами установлены переточные патрубки, две соседние пары сопло-диффузор на выходе из диффузоров снабжены общей перегородкой выпуклой формы оптимальным образом используется эффект инжекции в сочетании с полем центробежных сил. Это приводит к резкому увеличению производительности аппарата и интенсификации физических химических, физико-химических, биологических, тепло- и массообменных процессов.

Интенсивная турбулизация взаимодействующих потоков способствует многократному слиянию и распаду струй и капель и, следовательно, интенсифицируются процессы, происходящие в аппарате. Двигаясь с большой скоростью в смесительных камерах (диффузорах) , потоки эмульсии при выходе из последних движутся навстречу друг другу вдоль перегородки выпуклой формы 21 и соударяются. В зоне соударения происходит интенсивное обновление межфазной поверхности, увеличение времени контакта фаз и относителных скоростей их движения.

К достоинствам данного аппарата следует отнести также:

а)отсутствие продольного перемешивания потоков фаз при их движении по аппарату/

б)высокие скорости потоков в аппарате;

в)высокая дисперсность распыла Г) малое гидравлическое сопротивление движению потоковj

д) многоцелевое назначение аппарата;

е) широкий диапазон режимов устойчивой работы аппарата.

Аппарат практически может работать как при нулевом расходе одного из взаиг-1одеПству эсцих потоков, так и при нагрузках, превышающих пропускную способсность инжекционной пары сопло-диффузор. В этом случае взаимодействующие потоки будут двигаться не только в системе согшо-диффузор, но и через переточные патрубки 20, которые в данном случае будут работать в режиме истечения одновременно как смесительные элементы и как переточные патрубки.

Использование данного изобретения позволит интенсифицировать процессы, увеличить производительность и улучшить качество продукта, расширить диапазон устойчивой работы и возможность использования в различных химико-технологических процессах.

Формула изобретения Центробежный аппарат, содержащий кожух с размещенным в нем ротором с насадкой, выполненной в виде коаксиально расположенных перфорированных цилиндров, отверстия которых снабжены соплами-и диффузорами, расположенными на соседних цилиндрах в чередующейся последовательности, перегородки, устройства ввода и вывода фаз, отличающийся

тем, что, с целью инетнсификации процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз, аппарат снабжен переточными патрубками, установленными на цилиндрах с соплами, а перегородки выполнены выпуклой формы и установлены перед каждой парой диффузоров.

Источники информации, 0 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 611330, кл. В 01 D 11/04,12.11.76.

инжеятирувпыи поток

Дл./

11

-Рабочий поток

-UffMcefimupyeffo/u поток

фаз. It .