Аппарат для перемешивания многофазных сред
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК,.SU„„459701 A 2
1 11 4 В 01 F 7/30
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (61) 1407529 (21) 3579339/23-26 (22) 15.04.83 (46) 23.02.89. Бюл. N- 7 (71) Институт проблем механики
АН СССР и Московский институт химического машиностроения (72) 10,В,Мартынов, Н,Н.Торубаров, А.Н.Рудаков, В.С.Рязанцев, 10.Н.Чупин, и В.П.П1евченко (53) 66.063(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1407529, кл. В 01 Р 7/ЗС, 27.01.83.
Изобретение относится к химической технологии, предназначается для интенсификации массообменных процессов в жидких средах и является усовершенствованием известного аппара» та по авт. св. Ф 1407529.
Известен аппарат для перемешивания многофазных сред, содержащий корпус с крьппкой, патрубки загрузки и выгрузки, приводной вал, соединенный посредством планетарной передачи с валом мешалок, размещенных по периферии корпуса, в котором планетарная передача выполнена в виде закрепленного на приводном валу входного поводка с шатунами, соединенными посредством кривошипов с сателлитами, кинематически связанными с неподвижным зубчатым колесом и выходным поводком, в опорах которого расположены валы сателлитов, жестко (54) (57) АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ
МНОГОФАЗНЫХ СРЕД по авт. св.
У 1407529, отличающийся тем, что, с целью повьппения эффективности процесса перемешивания, он дополнительно снабжен верхней и нижней центральными мешалками, при этом верхняя мешалка жестко соединена с выходным поводком, а нижняя - с приводным валом.
1 соединенные с валами периферийных мешалок (1) .
Недостатком известного аппарата является недостаточно высокая эффективность перемешивания.
Целью изобретения является повышение эффективности процесса перемешивания.
Поставленная цель достигается тем, что аппарат для перемешивания многофазных сред, содержащий корпус с крьппкой, патрубки загрузки и выгрузки, приводной вал, соединенный посредством планетарной передачи с валами мешалок, размещенных по периферии корпуса, в котором планетарная передача выполнена в виде закрепленного на приводном валу входного поводка с шатунами, соединенными посредством кривошипов с сателлитами, кинематически связанными с з
14 неподвижным зубчатым колесом и выходным поводком, в опорах которого расположены валы сателлитов, жестко соединенные с валами периферийных мешалок, дополнительно снабжен верхней и нижней центральными мешалками, при этом верхняя мешалка жестко соединена с выходным поводком, а нижняя — с приводным валом.
Таким образом, в аппарате создается сложное движение жидкости, обус ловленное взаимодействием гидродинамических потоков, созданных вращением вокруг своей оси и движением по кругу периферийных мешалок с пото ками, созданными центральными ме: шалками. В предлагаемом аппарате уда ется снизить энергоемкость процес1
:,ca поскольку большая эффективность ,: перемешивания может быть получена с
:помощью мешалок меньшего диаметра, ;::в то время как мощность, расходуе:мая на осуществление процесса перемешивания, пропорциональна диаметру
;мешалки в пятой степени.
Установка двух мешалок на оси (нижняя мешкалка пропеллерная, а верхняя — лопастная или турбинная) приводит к появлению в осевой плоскости двухциркулярного течения и взвешенные в жидкости твердые час.тицы проходят последовательно через области центральных мешалок и периферийных мешалок, но, так как скорости у этих мешалок различны, то это создает дополнительную разницу скоростей между твердой частицей и жидкостью, что приводит к увеличению интенсивности массообмена. Так твердая частица, находящаяся в потоке, образованном периферийными мешалками, попадает в поток нижней центральной мешалки, у которой скорость вращения отличается от скорости вращения периферийных мешалок, следовательно, в течение некоторого времени скорость движения. частицы и жидкости отличаются. Затем скорость частицы становится равной скорости жидкости, однако к этому времени частица попадает в область верхней мешалки, скорость вращения которой отлична от скорости вращения нижней мешалки, затем из области верхней мешалки частица в потоке попадает в периферийным мешалкам.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема аппарата для перемешивания
59701
4 многофазных сред; на фиг. 2 — разрез
А-А на фиг, 1.
Аппарат содержит корпус 1 с крьппкой 2, патрубки загрузки 3 и выгрузки 4, двигатель 5 с приводным валом 6, периферийные мешалки 7 и вал с центральной нижней мешалкой
8, вращающейся с постоянной угловой скоростью, входной поводок 9, соединенный с шатунами 10 кривошипами ll и сателлитами 12, в опорах выходного поводка 13 расположены валы сателлитов 12, жестко соединенные с валами периферийных мешалок 7, сателлиты 12 кинематически соединены с неподвижным зубчатым колесом 14. Кроме того, выходной поводок 13 жестко связан с полым валом 15, на котором закреплена центральная мешалка 16, вращающаяся с переменной скоростью.
Аппарат работает следующим образом, Вращение вала 6 двигателя 5 передается валу с центральной нижней мешалкой 8, которая в результате вращается с постоянной угловой скоростью, и входному поводку 9, который, вращаясь вокруг своей оси, передает движение шатунам 10 и через кривошипы 11 кинематически связанным с ним зубчатым сателлитам 12 и выходному поводку 13, в опорах которого находятся валы сателлитов 12, За счет того, что кривошипы 11 эксцентрично установлены на сателлитах 12, находящихся в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом 14, угловая скорость и ускорение зубча40 тых сателлитов 12 и выходного поводка 13 становятся непостоянными во времени. Движение с внутрицикловым изменением амплитуды и угловой скорости выходного поводка 13.передается валам периферийных мешалок 7 и полому валу 15 центральной верхней мешалки 16.
Подобное движение частиц приводит к увеличению диффузионного потока частицы:
С1 Ъ 1
j = 0,98(- — ) где $V — относительная скорость
55 твердых частиц;
D — - коэффициент молекулярной диффузии;
d - диаметр частицы.
14
Оценим ув ели ч ение к о эффицие н т а массообмена в предлагаемом аппарате для характерного случая процесса производства хлористого серебра (D = 10 см /с, d = 0,05 см). Как показывают расчеты, 6 V = 10 см/с, hV,> = 5 см/с. (В аппарате без центральных мешалок hV, = 3 см/с). Установка центральных мешалок создает интенсивное вторичное течение, что приводит к ликвидации застойных зон.
Жидкость периферийными мешалками отбрасывается к центру, где она засасывается нижней мешалкой пропеллерного типа и поднимается вверх в
59701 6 область верхней мешалки турбинного типа, где жидкость лопастями верхней мешалки отбрасывается к периферии
5 и засасывается периферийными мешалками.
Таким образом, отношение диффузионного потока в аппарате с центральными мешалками к диффузионному потоку в аппарате без центральных мешалок оказывается равным 1,18, т.е. эффективность массообменных процессов увеличивается примерно на 18Х возникает интенсивное циркуляционное течение, которое ликвидирует застойные зоны.
