Статический лопастной смеситель Советский патент 1982 года по МПК B01F5/06 

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к устройствам для перемешивания жидких сред, встраиваемым в неподвижные трубопроводы для интенсификации процесса перемешивания, и может быть использовано в любых других областях машиностроительной практики, в которых необходимо перемешивать жидкие неоднородные среды в том числе и многофазные.

Известен статический смеситель для жидкости, смесительный элемент которого состоит из цилиндрического корпуса и трубок для разделения жидкости на несколько потоков. Входные отверстия этих трубок расположены вдоль вертикальной оси аппарата, а выходные - по горизонтальной . Г 11

1Эднако такое решение не может быть признано оптимальным, поскольку смесители этого типа имеют значительный коэффициент сопротивления, обусловленный наличием в системе трубок, коэффициент потерь энергии на входе в которые и коэффициент потерь энергии на выходе из которых значителен и, могут быть использованы лишь для ограниченного расхода жидкости, определяемого суммарной площадью всех трубок.

Известен также статический лопастной смеситель, содержащий цилиндрический Kobnyci с входным и выходным патрубкагли, неподвижно установленные на расстоянии одна от другой спиралевидные лопасти с чередующимся направлением закручивания, входая кромка

10 которых перпендикулярна выходной кромке .

Использование таких элементов смесителя позволяет уменьшить потери энергии на перемешивание.

15

Однако этот смеситель не может быть использован для маловязких сред при больших значениях критерия Рейнольдса, так как с ростом критерия

20 Рейнольдса оптимальное расстояние между двумя рядом| : расположенными смесителями должно быть увеличено с 2 до 24 диаметров трубопровода, в результате чего длина трубопровода должна быть увеличена до 300 м (диа25метр трубопро вода от 0,5 до 1,0).

Целью изобретения является интенсификация процесса перемешивания за счет повышения степени турбулизации

30 дотока. Поставленная цель достигается тем что в статическом лопастном смесителе, содержащем цилиндрический корпус с входным и выход -1ым патрубками, неподвижно установленные на расстоянии одна от другой спиралевидные лопасти с деред ющимся направлением закручивания, входная кромка, которых перпендикулярна выходной кромке, выходная кромка выполнена в виде вогну той цилиндрической поверхности. Это позволяет увеличить турбулиза цию потока при сходе с выходных кромок лопасти, в результате чего оптимальное расстойние двумя соceдии ди лопастями может быть уменьшено, и, апедовательно, предлагаемая конструкция смесителя может быть применена для перемешивания больших об емоБ жидких сред в турбулентной област их движения, а тз.кже уменьшить относительную энергию, затрачиваемую на перемешивание, поскольку вихри, срывающиеся с двух выходных кромок лопасти, не только увеличивают турбулентность cpejffcj, но и, соударяясь между собой, увеличивают чгурбулентность жидкости Б этом объеме всех дополнительных затрат. На фиг. 1 показан статический сме ср1тель, продольный разрез; на фиг, 2 разрез Л-А на фиг, Ij на фиг, 3 разрез на фиг, 2j на фиг,4 узел Т на фиг. 3, Смеситель содержит корпус 1, внут ри КОТО1РОГО устггновлены лопасти 2, Угол закручивания двух смежных лопастей различен: если однг1 из лопастей выполнена по спирали левого вра щения, то лопасть, ей предшествующая и за ней расположенная, выполнена по спирали правого вращения, При этом в зависимости от шага спирали выходные кромки статического лопастного смесителя образуют с входной кромкой угол, ИЗМ6ШЯЮЩИЙСЯ в пределах от. 30 до 90., Лопасть 2 имеет входную кромку В в две выходные кромки Ж и Е, образованные пересечением цилиндрической поверхности радиуса г со cпиpaльным поверхностями Г и Д, Центральная ось этой поверхности параллельна выходным кромкам. Для увеличения интенсив ности образования вихрей кромки Ж и Е выполнены острыми путегм подбора соотношения радиуСа г и (Трлщиндл лопа ти S такими,чтобы ,|г было больше S , Таким образом, лопасть статического смесителя имеет не одну, ci две выходные кромки, причем обе кромки выполнены острыми. Принцип работы статического смесителя заключается в том, что смешиваемые жидкости, постпающие в корпус 1 - неподвижный трубопровод, последовательно проходят через спиральные лопасти 2 и выходят через отводной патрубок. При своем движении через статический лопастной смеситель перемешиваемые компоненты среды последовательно разрезаются входной кромкой каждой лопасти на две струи, поворачиваются на 90 относительно потока на входе и подаются на входную кромку следующей лопасти, которая также разрезает эти две струи пополам и разворачивает их на 90 в обратную сторону, в результате чего уже после второй лопасти поток перемешиваемой жидкости оказывается разрезанным на четьоре струи. Помимо этого при выходе с лопасти в результате наличия у них двух острых кромок Ж и Е происходит срыв потока перемешиваемой среды с образованием двух вращающихся вихрей. Наличие этих вихрей, вращающихся в противоположные стороны, увеличивает степень турбулизации потока и, следовательно, интенсивность перемешивания. При этом в зоне за лопастью происходит соударение двух вихрей, в результате чего энергия этих вихрей участвует в перемешивании жидкости и, .как следствие, улучшает эффективность смесителя. Формула изобретения Статический лопастной.смеситель, содержащий цилиндрический корпус -с входныг/ и выходным патрубками, неподвижно установленные на расстоянии одна от другой спиралевидные лопасти с чередующимсянаправлением закручивания, входная кромка которых перпендикулярна выходной кромке, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания за счет повышения степени турбулизации потока, выходная кромка выполнена ввиде вогнутой цилиндрической поверхности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3583678, кл.259-4, 1970. 2.Патент США № 3664638, кл.259-4, 1972.