Ячейка центробежного ротора Советский патент 1982 года по МПК B01D11/04 

(54) ЯЧЕЙКА ЦЕНТРОБЕЖНОГО РОТОРА

1

Изобретение относится к лабораторным центробежным контактным устройствам, предназначенным для исследования гидродинамики и тепЛо-массообмена в двухфазных системах жидкость-жидкость.

Известен ротор центробежного экстрактора, содержащий устройства ввода и вывода фаз, выполненный в виде пакета коаксиальных перфорированных цилиндров, снабженных переточными патрубками с гидрозатвором 1.

Недостатком, этого устройства является малый диапазон варьирования расходов фаз.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является ячейка центробежного ротора, включающая контактную цилиндрическую перегородку с отверстием, делящую ее полость на центральный и, периферийный отсеки, патрубки для подачи тяжелой и легкой жидкости, патрубок отвода тяжелой жидкости и канал отвода легкой жидкости 2.

Недостатком этой ячейки является малый диапазон варьирования расходов жидкостей, соответствующих устойчивому гидродинамическому режиму работы ячейки. При заданном расходе легкой фазы существует однозначное предельное значение расхода тяжелой жидкости, превышение которого приводит к нарушению устойчивого гидродинамического режи.ма работы ячейки. При превышении его главная поверхность раздела жидкостей в периферийном отсеке ячейки перемещается к входному устью канала тяжелой жидкости и в результате наступает унос легкой жидкости вместе с тяжелой, т. е. нарушается сепарация фаз в периферийном отсеке ячейки.

Цель изобретения - увеличение производительности путем перемещения поверх,15 ности раздела фаз.

Указанная цель достигается тем, что ячейка центробежного ротора, включающая контактную перегородку, делящую ее полость на центральный и периферийный от2Q секи, патрубки для подачи тяжелой и легкой жидкости. Патрубок отвода тяжелой жидкости, канал отвода легкой жидкости, снабжена гибким элементом, соединяющим периферийный отсек с патрубком бтвода тяжелой фазы, при этом патрубок отвода тяжелой фазы установлен с возможностью перемещения по высоте ячейки. Благодаря соединению патрубка отвода тяжелой жидкости с периферийным отсеком посредством гибкого элемента и установлению патрубка с возможностью перемещения по высоте ячейки становится возможным менять в опытах положение уровня переливной кромки патрубка отвода тяжелой жидкости на ячейке и тем самым увеличить значение предельного расхода тяжелой жидкости. Так как диапазон устойчивой работы ячейки равен интервалу изменения расходов от нуля до предельного значения, то увеличением предельного расхода обеспечивается расширение диапазона варьирования расходов жидкостей, соответствующих устойчивому гидродинамическому режиму работы ячейки. На фиг. 1 изображена ячейка, вид сверху на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Ячейка 1 крепится к ротору 2 винтами 3. Ячейка имеет контактную цилиндрическую перегородку 4, делящую ее полость на центральный 5 и периферийный 6 отсеки. В середине контактной перегородки 4 выполнено отверстие 7. Ячейка снабжена патрубками 8 и 9 для подачи соответственно легкой и тяжелой жидкостей, патрубком 10 для отвода тяжелой жидкости, каналом 11 для отвода легкой жидкости. Патрубок 10 с периферийным отсеком 6 соединен посредством гибкого элемента (щланга) 12 и патрубка 13. Патрубок 10 с помощью винтов 14 закреплен к подвижной планке 15, имеющей продольную прорезь 16, через которую она крепится к ячейке с помощью винтов 17 и 18, гайки 19. Головка винта 18 находится в канавке 20, выполненной в стенке ячейки. Ячейка работает следующим образом. Легкая и тяжелая жидкости из узла 21 подачи жидкостей, расположенного на центре ротора, по патрубкам 8 и 9 поступают в ячейку, легкая - в периферийный отсек 6, а тяжелая - в центральный отсек 5. Тяжелая жидкость образует сплощной слой 22, на внутренней стороне перегородки, а легкая - сплошной слой 23 на наружной стороне. Тяжелая и легкая жидкости из-за разности плотностей фаз истекают из отверстия 7 противоточно- легкая в направлении к центру, а тяжелая - к периферии и диспергируются в сплошном слое противоположной фазы - тяжелая в сплошном слое 23легкой жидкости, а легкая - в сплошном слое 22 тяжелой жидкости. Далее капли 24легкой жидкости, достигая поверхности раздела фаз 25, коалесцируют, образуя сплошной слой 26 легкой фазы. Капли 27 тяжелой жидкости, достигая поверхности раздела фаз 28 коалесцируют, образуя сплощной слой 29 тяжелой фазы. Легкая идкость непрерывно отводится из ячейки ерез канал 11, а тяжелая - через патруок 10. При заданном числе оборотов ротора и становленных постоянных расходах жидостей поверхности раздела фаз 25 и 28 находятся в определенном положении. Стаический напор столба тяжелой жидкости в канале отвода тяжелой жидкости по принципу сообщающихся сосудов равен суммарному давлению слоев жидкостей в отсеках ячейки. Поэтому при увеличении в опытах расхода тяжелой жидкости толщина слоя яжелой жидкости 22 на внутренней стороне цилиндрической перегородки возрасает, что вызывает уменьшение толщины слоя 29 тяжелой жидкости на периферийном отсеке. Таким образом, поверхность раздела фаз 28 перемещается к периферии. По достижении определенного предельного расхода тяжелой жидкости граница раздела фаз 28 устанавливается у входа в канал отвода тяжелой жидкости и начинается унос легкой жидкости из ячейки вместе с тяжелой, т. е. сепарация фаз в периферийном отсеке ячейки нарушается. Перемещение поверхности раздела фаз 28 к центру и восстановление нормальных условий сепарций фаз, а следовательно, работы ячейки в устойчивость гидродинамическом режиме можно обеспечить при увеличении высоты столба жидкости в канале отвода тяжелой жидкости. Это достигается перемещением патрубка отвода тяжелой жидкости. Для этого ротор останавливают, ослабляют гайку 19 и винт 17, планку 15 с закрепленным на ней патрубком 10 перемещают вдоль прорези 16 и вращают по фигурной канавке 20 вокруг винта 17. Затем планку закрепляют в этом новом положении. Благодаря соединению патрубка отвода тяжелой жидкости с периферийным отсеком посредством гибкого элемента и установлению с возможностью перемещения по высоте ячейки расширяется диапазон варьирования расходов жидкостей, соответствующих устойчивому гидродинамическому режиму работы ячейки. Кроме того, обеспечивается возможность исследования гидродинамических режимов противоточного истечения жидкостей с широко отличающимися физическими свойствами: вязкостью, плотностью, межфазным натяжением. Формула изобретения Ячейка центробежного ротора, включающая контактную перегородку с отверстием, делящую ее полость на центральный и периферийный отсеки, патрубки для подачи тяжелой и легкой жидкостей, патрубок отвода тяжелой жидкости, канал отвода легкой жидкости, отличающаяся тем, что, с целью увеличения производительности путем перемещения поверхности раздела фаз, ячейка снабжена гибким элементом, соединяющим периферийный отсек с патрубком отвода тяжелой жидкости, при этом патрубок отвода тяжелой жидкости установлен с возможностью перемещения по высоте ячейки. /5 Iff IS W

X ч ч у vf7 ч

.,Т . У.ч КА ,,4 7

фиг.-/

12

7 J ff

Ч

ITT 1 I г

Риг. 2 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР № 429827, кл. В 01 D 11/04, 1974. 2. Сборник «Мащины и аппараты химической технологии, вып. 3. Казань, 1975, с. 33. 12

15 20 IB 18

иг:5