Роторный пленочный аппарат Советский патент 1983 года по МПК B01D1/22 

1

Изобретение относится к аппара там для проведения тепло- и массо- , обменных процессов 6 жидкости и может быть использовано в химической, нефтехимической и пищевой промышленности.

В основном авт. се, № 625727 описан аппарат для проведения тепломассообменных процессов в высоковязких жидкостях, включающий корпус, снабженный рубашкой, распределитель пленки, ротор с чередующимися по сечению аппарата шарнирно закрепленными лопатками и скребками, режущие кромки которых направлены в сторону его вращения, вдоль кромок скребков выполнены окна для перетока жидкости. При вращении ротора обрабатываемая жидкость с помощью распределителя пленки подается на теплообмеиную поверхность корпуса в виде пленки, подхватывается лопатками, и скребками и движется вдоль аппарата. При этом скребки прижимаются к корпусу аппарата под действием центробежной силы и силы вязкостного трения обрабатываемой жидкости, срезают пограничный слой жидкости на теплообменной поверхности корпуса, и она в виде волны непрерывно перетекает за скребок через окна. Лопатки следуют за скребками, перемешивают пленку жид-, кости и выравнивают температуру и концб нтрацию, в ядре потока пленки (l .

10

Недостаток известного аппарата состоит в том, что область его эф-. фективного применения ограничена лишь тепло- массообменными процессами в высоковязких жидкостях. В слу-.

15 чае маловяЗких жидкостей наличие окон в скребках не оказывает влияния на эффективность тепло-массопёреноса.

20

Целью изобретения является интенсификация. процесса тепломассообмена за счет обеспечения равномерного распределения жидкости. 39 Цель достигается тем, что в пред лагаемом аппарате скребки снабжены клапанами, устаноаленными в окнах и выполненными в виде пружинной пла стины. На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый роторный пленочный скреб ковый аппарат, поперечное сеЧение на фиг. 2 и 3 варианты клапанов на фиг. - схема работы скребка, снабженного клапаном. Аппарат содержит корпус 1, вал 2, ротор 3, на котором закреплены скребки Ц, В скребках вдоль кромок имеются окна 5, снабженные клапанами 6, выполненными в виде пружинной пластины. Клапан 6 (см. фиг. 2) представляет собой тонкую мембранную пласти ку, и плоскую пружину 7, жестко сое диненную с помощью точечной сварки клапаном 6, Края пружины фиксируются в выточке 8. Клапан Ъ может быть выполнен в виде пружинной пластины, закрепленной на скребке винтами 9 (см. фиг. 3). Клапаны рассчитаны на определенное давление Р со стороны жидкости Под действием Уидродинамического давления Р клапан 6 отходит ..от поверхности скребка и открывает окно для выхода жидкости. После снижения давления Р РО за счет упругой деформации плоской пружины 7- (см. фиг. 2) или пружинной пластины (см Иг. 3) клапан 6 возвращается в пер воначальное положение, перекрывая Поток жидкости, При вращении ротора 3 обрабатыва емая жидкость с помощью распределительного устройства подается на теплоо.бменную поверхность корпуса 1 в виде пленки, подхватывается скреб ками t и движется вдоль аппарата. При этом перед скребками ротора образуются валики жидкости (см. фиг. Величина гидродинамического давления Р жидкостного валика на клапан зависит от скорости вращения ротора и плотности орошения поверхности. При пульсирующей подаче обрабатываемой жидкости давление Р на клапан 6 становится больше или меньше расчетного РО. Сочетание продольной пу сации в жидкости и поперечной, достигаемой применением клапанов в окнах скребков, повышает интенсивность процессов переноса. В случае термообработки (нагрева, охлаждения) вязкой жидкости при невысоких плотностях орошения нет необходимости в организации перетока, так как интенсивность процесса достаточно велика, С увеличением плотности орошения интенсивность процессов переноса падает, в то же время давление на клапан возрастает, и при Р РО клапан 6 открывается, и осуществляется переток жидкости. В случае обработки маловязких жидкостей при низких плотностях орошения аппарат работает с. эффективностью, равной обычным скребковым аппаратам, вне зависимости от того, имеются ли окна в скребках или нет. С повышением плотности орошения клапана открываются, возникающий переток создает более равномерное орошение рабочей поверхности аппарата, снижает давление на,скребки, уменьшая их износ, и оказывает положительное воздействие на процессы переноса. Пульсирующая подама жидкости на входе в аппарат, вызывающая пульсирующий режим работы клапанов, позволяет, как и в случае высоковязких жидкостей, дополнительно повысить коэффициенты тепломассопередачи. Клапан, представленный на фиг.З, рекомендуется применять преимущественно для процессов нагрева или охлаждения рабочей жидкости. Пульсирующий переток при этой конструкции клапана обеспечит равномерное орошение рабочей поверхности аппарате и интенсификацию процесса. Клапан, изображенный на фиг. 2, может быть рекомендован для процессов массообмена между газом и жидкостью. Поочередное открытие-закрытие клапана, совпадающее с частотой пульсаций жидкости на входе в аппарат, создает пульсирующий распыл в объеме за скребками. При этом существенно возрастает поверхность контакта между газом и жидкостью, вследствие чего возрастает эффективность использования аппарата. Достигаемый при использовании, изобретения-эффект подтверждается результатами опытов, проведённых на роторном пленочном аппарате диаметром 100 мм, длиной 800 мм, снабженном сменным валом с четырьмя скребками.

Изготовлено четыре вала, имеющих в сечении четыре скребка: первый вал имеет сплошные скребки, второй кребки с окнами, третий - скребки с установленными в окнах клапанами, имеющими конструкцию в соответстви с фиг. 3, последний - скребки, имеющие клапаны конструкции, показанной на фиг. 2.

Сменные валы устанавливаются в горячую модель и прозрачную холодную, корпус которой изготовлен из оргстекла. На последней модели с помощью стробоскопа определяются режимы по расходу жидкости, при которых клапаны открывались-закрывались. Число оборотов вала 6«О об/мин

Пример. Исследовался нагр масла МС20, загущенного стеоратом лития с вязкостью V20 27-10 ° . Плотность орошения составляла Г 1 ,. Скребки выполнены сплошными. Коэфф1 иент теплоотдачи составил вт/м -град.

Пример2. Тоже, что и в опте 1, скребки выполнены с окнами. вт/м -град.

П р и м а р 3. То же, что и в опыте 1, скребки выполнены с окнами, имеющими клапаны, изображенные на фиг. 3. Подача масла на вход в аппарат пульсирующая с частотой 35 Гц. Клапаны закрываются-открываются с той же частотой.

П р и м е р t. Исследовался нагрев водноглицеринового раствора с

вязкостью 5--10 м2/с, /с с валом по примеру 2, К 1970 , с валом по опыту 3 и частотой пульсации Гц, К 2280 вт/м -град.

П р и м е р 5i Исследовалась абсорбция углекислого газа водой. Плоность орошения , скребки с окнами без клапанов, коэффициент массоотдачи ,510 м/с. .

Пример 6. 10 же, что в опыте 5, но подача жидкости пульсирующая, частота пульсации Гц, (3,2..

Пример7фТо же, что и в опте 6, скребки с клапангн4и, изображенными на фиг, 2; (ijt «,,

Таким образом, использование изоретения значительно интенсифицирует процесс тепло-массообмена в роторном пленочном аппарате.

Формула изобретения

Роторный пленочный аппарат по авт. св. ff 625727 отличающийся тем, что, с целью интенсификации тепло-массообмена за счет обеспечения равномерного распределения жидкости, скребки снабжены клапанами, установленными в окнах и выполненными в виде пружинной пластины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 625727, кл. В 01 D 1/22, 1978.