Способ гравитационного разделения потока суспензии

 

Изобретение относится к способам разделения гравитационным отстаиванием многокомпонентных суспензий и может быть использовано в проточных отстойниках при разделении четырехкомпонентных систем в контактных опреснителях-разделителях газогидратных и вымораживающих соленых растворов. Цель изобретения - интенсификация процесса разделения потока суспензии. Способ заключается в том, что суспензию, твердая фаза которой включает 2 чЗ частицы с размерами 10-10 мкм двух сортов с разной плотностью и жидкая фаза ко торой включает два несмешиваемнх жидких компонента резкой плотности с общей плотностью промежуточной величины по сравнению с плотностями твердых частиц обоих сортов, вводят с постоянным расходом в уровень раздела жидких компонентов, относительную высоту которого определяют из выражений: h Wi/1 + Wi и W- VVoi + +Wi/Wo2 + W2, -скоростьосаждения тяжелых твердых частиц относительно скорости всплывания легких твердых частиц: WQI скорость стесненного осаждения тяжелых частиц в неподвижных жидких компонентах; Wo2 - скорость всплывання легких твердых частиц в неподвижных жидких компонентах: Wi - скорость перемещения вниз тяжелоплотной смеси жидкого и твердого компонентов; Л/2 - скорость перемещения вверх легкоплотной смеси жидкого и твердого компонентов; причем Л/см Л/2И Wos Wl. fcn С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5»)s В 01 D 37/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»г / » (2 1) 4665747/2 6 (22) 24,03,89 (46) 23,01,92. Бюл. М 3 (71) Одесский институт ниэкотемпературной техники и энергетики (72) Л.Ф. Смирнов (53) 66.067. 1(088,8) (56) Различные области применения холода;

Справочник, — М,; Агропромиздат, 1985. с. 242-260. (54) СПОСОБ ГРАВИТАЦИОННОГО РАЗДЕЛ Е НИЯ ПОТОКА СУСП Е Н 3 И И (57) Изобретение относится к способам разделения гравитационным отстаиванием многокомпонентных суспенэий и может быть использовано в проточных отстойниках при разделении четырехкомпонентных систем в контактных опреснителях-разделителях газогидратных и вымораживающих соленых растворов. Цель изобретения — интенсификация процесса разделения потока суспензии. Способ заключается в том, что суспензию, твердая фаза которой включает

Изобретение относится к способам разделения гравитационным отстаиванием многокомпонентной суспензии с заданным гранулометрическим составом компонентов твердой фазы, а также с заданной плотностью всех компонентов и может быть использовано в проточных отстойниках при разделении четырехкомпонентных систем в контактных опреснителях-разделителях газогидратных и вымораживающих соленых растворов.

Цель изобретения — интенсификация процесса разделения потока суспенэии.

Сущность способа состоит з следующем.

„„. Ж ÄÄ 1706672 А1 частицы с разме; ами 10-10 мкм двух сорэ тов с разной плотностью и жидкая фаза которой включает два Hpñìåøèaàåìíõ жидких компонента резкой плотности с общей плотностью промежуточной величины по сравнению c: плотностями гвердьlx частиц обоих сортов, вводят с постоянным расходом в уровень раздела жидких компонентов, относительную высоту которого определяют иэ выражЕний: h = Й1/1 + Р/» и W; = Й(О1 +

+Р/1/5/n + W2, где W/1 — скорость осаждени тяжелых -,aåðäûõ частиц относительно скорости всплывания легких твердых частиц;

Wn> скорость стесненного осаждечия тяжелых частиц в неподвижных жидких ком понентах; Wng — cK0pocTb Всплывания легких твердых частиц в неподвижных жидких компонентах; W» — скорость перемещения вниз тяжелоплотной смеси жидкого и твердого компонентов; W2 — скорость перемещения вверх легкоплотной смеси жидкого и твердого компонентов; причем Wn»> уу и Vn- W>.

Поток четырехкомпонентной сугпензии с заданным гранулометрическим ссставом твердой фазы и с заданной плотностью всех компонентов вводят с постоянным расходом точно в уровень раздела жидких ко лпонентов суспензии. При этом размеры частиц твердой фазы находятся в интервале 10—

10 мкм и она включает час1ицы двух сортов э с разной плотностью, а жидкая фаза включает два несмешиваемых жидких компонента разной плотности с общей плотностью промежуточной величины по сравнению с плотностями твердых чагтиц обоих сортов. Уровень раздела двух жидких компонентов определяют из условия

1706672 — Wp1 + N/1 л

; + 1/>/1 Wpz + Nlz где W1 — скорость осаждения тяжелых твердых частиц относительно скорости всплывания легких твердых частиц;

Wp1 — скорость естественного осаждения тяжелых твердых частиц в неподвижных жидких компонентах;

Wpz -- скорость всплывания легких твердых частиц в неподвижных жидких компонентах, W1 — скорость перемещения вниз тяжелоплотной смеси жидкого и твердого компонентов;

Р/2 — скорость перемещения вверх легкоплотной смеси жидкого и твердого компонентов.

Поверхность отстаивания F подбирается такой, чтобы скорость осаждения тяжелых твердых частиц была не меньше скорости перемещения вверх легкоплотной смеси жидкого и твердого к. мпонентов

Wp1 Wz. Необходимо также, чтобы скорость всплывания легких твердых частиц была не меньше скорости перемещения вниз тяжелоплотной смеси жидкого и твердого компонентов Wpz W1

Ввод суспензии точно в уровень поверхности раздела жидких компонентов суспензии осуществляют с малыми скоростями во избежание турбулентных пульсаций «астиц вверх и вниз, Зто достигается посредством расположенной горизонтально трубы для ввода суспенэии, имеющей плавные увели«ивающиеся размеры и заканчивающейся двумя плоскими пластинами, параллельными уровню раздела и имеющими боковые окна.

Предлагаемый способ имеет следующие физические основы.

Скорость ламинарного стесненного

Осаждения (всплывания) твердых частиц в неподвижной жидкости Относительно стенок отсгойника or ределяется по формуле Я (Pòâl — Pi ) *I г» (>KI )

18 >иж! де di — диаметр твердой частицы соответствующего компонента:

g — ускорение свободного падения;

/>гв> И Р»„— ПЛОтНОСтИ СООтВЕтСтВУЮЩИХ твердого и жидкого;омпонентов;

foal — объемная доля соответствующего жидкого компонента е тяжелоплотной или легкоплотной смеси жидких и твердых компонентов, например объемная доля тяжелого жидкого компонента в тяжелоплг>тной смеси разделенной суспенэии определяется по формуле ж1 гж>—

Р 1 (2)

Р- /-1

ГдЕ Ож1 И Йгв1 — МаССОВЫЕ раСХОдЫ тяжЕЛЫХ

ЖИДКОГО КОМПОНЕНта И ТВЕРДЫХ «л1СтИЦ; рж1 И р„1 — ИХ ПЛОтНОСтИ;

cD(E>K1> — функция сопротивлениг1 среды

10 при стесненном осаждении частиц, вы.<уждающих подъем жидкости вверх, и для лаглинарного стесненного осаждения (число

Рейнольдса 2) 15 Ф(кж() = 10 (6) Рж — ДИНаМИЧЕСКаЯ ВЯЗКОСТЬ СООтВОтСтВУ ющего жидкого компонента, Время отстаивания суспензии определяется по формуле

Н1 Н вЂ” Н1 г—

Wp1 + 1/1/1 Wpz + Wz где Н вЂ” общая высота суммы уровней тяж»ло- и легкоплотной смесей;

Н1 — высота уровня раздела двух жидких компонентов Upi, Wpz, W1 и W2 имеют указанные значения

Скорость перемещения вверх или вниз в проточном отстойнике соответствующей легко- и тяжелоплотной смесей Определяется по формуле

>-> ж, г- гв, pж> />гв (5)

35 и для тяжелоплотной смеси, в частности. это уравнение имеет вид

6 ж1 гв1 — + рж1 р»»

40 F

В результате некоторых преобразований скорость осаждения тяжелых твердых часгиц относительно скорости всплывания легких твердых частиц в проточном Объ м-.

45-- разделения, т.е. в подвижных жидких компонентах, г>пределяется по формуле

N/p1 / W1 / /02 + >/>/1 а относительная высота уровня раздела двух жидких компонентов (высота ввода исходной суспенэии) Определяется по фориуле

W1

1 +W1

5>5 Пример. Осушествлягот гг>а итационное Отстаивание суспенэии. получающейся после кристаллизатора > азогидратного огрг снителя разде;>ителя 3,6R >ъ-ного Оэстг О ра NaCi..:00 / г

))лидку)0. 1)аз!у .)Той суспензии составляют два компонента: >л-<дкий фрсг)н 1 r:«,аГ совым расходом G = 0.102 кг/ I! насьi(iiен Iый })асс >л (25.43 Д) Ма ..1 с t;,, сГ, ;:,ым расходом G „- 2,199 кг/с. }1лотност(1 жидкого фреона 12 и насы)ценного р)ссо

hIaC I »I и 262 }С равны" т«.". Ств»«Г)/>, 3

- 1 }л<) I7 h! и у.„;),.". к Г/см -7 Язкc!c! i

:,L<а } н.(. ..:)с н«10 n,! r.. "3СI п< и 2a2, I г) ч, сг>ОTВ< rс .".н: <. <>;<;!

= ),27„=, !! } .,.!... — ), Г В < гГ) Ду го (I а 3 ) 3 1 0 И 7, C i, F H 3!., I i r 0 i ". " ", Р .

0 г 2 0 t oh. ) з н е «< «1В (к р и с т ал л ы ., t)y x (; 1} . i 3! i) крис!алль< j) Pe,,lx ги))рай),:-, }" I . "<1.Г>:;. массзвь)м г)асходол; Ы>(1 О.!>,6 кг.-;! с >аллы газ» )..1» г дра îí <- 1:;cc, вьl, р:« г(3>4 GTgZ 0,2,7 «:! /i. ПЛГ 11 70 >И,.

C»»ЛЕВ. <. ГИД})ВТОВ И ":!117СТ 7>1 )i» -Л . В - Х I рат,>в равны соотве; .;.Gн !Оо;,7 — } ) ..

v, / „== 10т>0 >,r/:1 . С.ре;,;иГ. Д:«tnсталлов солев „Ix L драгов л к>)ис<,!>!0 зовых гидрато 3 саста!3;)я:31 с 0 i: «IGT;- е

О! 40 мкм ил" . !О 10 м и Г}! --,00 >лг !

00 .10 м.

ЭТУ СУСП.НЭИ><. ВВОДЯТ r: 710CTC Pt расходо в срс.3>«... ч:- с-.:; О, 3 . (1, с0<е y}l >BH 0 ДзД() 1:. 1! . Х(.-.,v.. 1:71 н

ТОВ, ПРИ Оh>I:!C I .)Е»Ь ., (ЕР...>

Поотоя !1101! Ре у i р< >( ху и Гнизу лег«. пл)Ti-. . е«.-."

j

ГИ/! l ) Гo(3) "",Яжв 71 ОГНЫХ Сh1!,.:1, И,oi,. фреона 11, 1! «).ист- !»я сол;., ых

МВС} 2H <)}.

0TН0СИГ(. Лt;1!<» to >ЫСС7> у !, . ,!((!)jХ ЖИДКИХ К< М«;г>НВ 110!. 1 В"- ..,, !" . 7 i!01 ! y7с <-7е«-7 7 ° И !1 з-> г)1 7,>} 7! <7,,, ..<1 jJ;: (!! .:,i я 7 I

::Етом Со< л,"-. !О iiPI!ti = ".:н <ь гл с. л е д

С«п>)(.деля)..;Iroii,loc>

)7. (,- (С Г> ) }) Е 0 i а . «1 а С.!, i! } Е > 7 г 0 Г(} };<С . » )Тве<ГТ(<(1!-<0 ". т-, -.., .* 1,:<:;Ij;1 нои сл!Сcях ! ж .;1,6 "7 1,«0,6 "., ОпРВД(.л",«01:Г>, ;«<0 .".}> ф,н«.:, > и с; Гиь!I н7,1я CÃ)!.:...»-,, }) > ; с".:I ".,,:: 1

Ден).1! I-аС 1Ц

Ф((; I}, .)}>7 ) L> Г} <гг „;) — (>,I ;7!, Р.ычисл. «О> co>-itar>I; },} ct -., r,, - с .с

НЕННО«О OCÝæäÅ«)ВЫХ

-и Д 0 а т О 6 } 7> а (. I 2 } } (. Г I < !3 ll o 7(i I3 L ! 73»77 <;1 7;,-1 7., т,ИД> 0 0 фГ)<- .01. 1 1, Vl:ã .. } 7 OCT 17 СТЕГ«: "«1> <7,, C в,плыг а (ия кр()аллов Г:: зов", i, цра,о; неподвих7 >:Ои; г)ед! «!ась-.:>,Г<«-1«1()«Г рагс,) -а

МВС}

«7}о« - } },3 .!> Э Л>/:; >У)/1. <1.1,7Г>г) 10" л1/Г

Подбирают r!OHepxHOCTи r)1< Гзиванпя F

7! 7 г <70PI

j«/ .), - OÈ! и W(32 ) W!

:-" L.:-,ляк) г соглас«о (6) пов< рх>!ости о):та".в .Н(Я егко- и тя)кеу)оплотнай смеси F!—

, 37 л I F : =- 5,94 м . В результа,е чего

><ь<б>лрз Г.!Я)!бс>лы3!>>Io пове xtlo! ть отстаи><л«1, « " = 5 4 "!

}-,-,.-. (! ->аго) с у- етом нз.!большей 0Сг r!xHÎC }- ИС11НII",ю CKopor h Вспльlва I!1!i

<1(! Г "j><7 j)01 < .:Й Г:: . 1 <<7 О,!. I 4 }0 hit/C

<.7»777 (Ь>!Я,С Г СО >7 -! Ня !". .. (0}>ОС Гt G<« .а К", стиц к(я с . л::<3p с()леt) .- x

-, Г)" в ..С} 2! i Г с to«LО - h!r «к30оГ i! " . >ния; PÃÊH(< i; ">)L« . ал IOP, а.. < ° 1, Г, I;C

13

C .Г 7((,07 т СОГ! ЯС«<С>:, О» . С:;!1!— ,. „-.0, у<;с -;,, -, Оа )долга; у".;к л>(к«!

t <, " !!i1 i г .<, Г«7 . !7 в!>О г> .1« .,!7;, Ll Су С

, 3. :11 «! 7 1!.>,,0.)SIIO) C;0! c (, «71} i!p 1«1> ) ll! г hn! etaI

}1 0с, Г(, .< 1)г)71!чая .3 О < -< Ci ; !: .! <ИАа )) 1

Г;3 ЕЛ." «><,7 7 Л,,".> ИХ

i j

1>т

} C,,. );Е <. / . .131!го i «, f /,. <("<. - AG, i !1< (сt! .Г.г .Й Ho i, "<) ° . 1:- !! °

> I i!!Лг7j)!<,Hà}!77ЛL)>1}<«Г>

С " гваи я С1С, .МЬ, .->. )аас Г <-1! »у9,>)-> C Iа.. (О",>, 1,1;, 3

71;! )бра30, p <,>II<:7>L) Сii "7.; Г: г<<)г .Г . Г 1 i,h7«L<ÇL ) "..<-З1 Ь ПРО!!РГ С Ра.<ДЕ j-:,Li

>ж >Л>7. >Г.)7 0 !1)OH(.HTt! 071 ",(..)Е« . : г o,j !QT!! 1-7, 7. !7,7IP «РО,<7ДЕНИг> >> )С>,>Е(;;.r -iI,}3<3":«". случае hà указа,<пл1 и}: «pн>.

;ел нс, на ",)0 >7!«-> ; G p .i i i1,, и 3 0 и р),. е < и ., .,;,. В И т а Ц И Г> Н Н:, - г „-,; - Е «,- >-1 11 q пс 10 r;ycïc" =".,L; тв:",),Г,- > ) . -"3. 0<оГси

ВЯЛ«.>!а, ".. С L ÖÛ С pj-)3h",Е )Pj L i, 1 h .<(Ë! г, Г 3

ДВ у .(С»С )!3 Г t>33>: )L) П ;С Н )ГT!" 1! >КL1/Lh.!Lt

} я „ i !-;i, «лк)яа тдч >, смс..".":;-1..!Ых

Я(« °,!,! О><< >та )>,)37.0Г> >1Г 1< г,!

ЦЕ71 !)<1<>, t! :!7 !! ООЛ!Е К<> Т 7"! IC!i! HP )ЧИНЫ

IIO 7".Г) ) .1<Те !0 ". ПЛОТ IOC j)h1!7) Th.:,"," . Ча>.;

117tli С> )Г>1 > СсгpTЯВ, 0 ." И - !n .i 71 L )г.>>1 in, ЦЕ,,(.Ю И" >li!CL .Вц!>и::;: 1,, =Са I, >Д Е««ИЯ. <, С! ЕН" 110 ВВ )г<)Г С :. Оя«- НЬ. .

;;1r ; -.C i. -. yI Г))<-.НЬ раЗДЕ! 3 I!Д-,.; г(., In нен гав, о-!loci!Tr.)ьн,: .) Вы-.от : а,)Г) 0; и

} Г: д е Г я to i и 3 В ы „> а . 1: е ч и й!

1 >1; - 1 ) У" — -- и 4 «/) = — — -- — -„,-)<)<1 L//Ор + },>ч >

1706672

Юо1 > W2 и W > W1.

Составитель Г. Суворова

Редактор С, Пекарь Техред М.Моргентал Корректор T. Палий

Заказ 222 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 где Wl — скорость осаждения тяжелых твердых частиц относительно скорости всплывания легких твердых частиц;

МЧо1 — скорость стесненного осаждения тяжелых частиц в неподвижных жидких компонентах;

W — скорость всплывания легких твердых частиц в неподвижных жидких компонентах;

Wi — скорость перемещения вниз тяжелоплотной смеси жидкого и твердого компонентов;

Wz — скорость перемещения вверх лег5 коплотной смеси жидкго и твердого компонентов, причем