RU1773468C - Аппарат дл теплообмена и перемешивани жидких сред - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к реакторному оборудованию дл  проведени  различных химико-технологических процессов в жидких средах, требующих интенсивного тепло- обмена между реакционной средой и теплохладагентом и перемешивани  обрабатываемой среды. Наибольшее применение оно найдет дл  проведени  процессов синтеза полимерных материалов (эмульсионного полистирола, поливинилацетатной дисперсии и др.) и глицеролизэ саломаса дл  получени  пищевых поверхностно-активных веществ. Изобретение решает задачу повышени  производительности путем интенсификации теплообмена и перемешивани  при снижении материалоемкости и энергопотреблени . Новым  вл етс  то, что перемешивающее устройство выполнено в виде вертикальных вращающихс  вместе с валом пластин, снабженных продольным р дом сопел с размещением их выходного сечени  так, чтобы стру  выход щего из сопел потока жидкости плавно обтекала поперечное сечение трубы каждого витка по периметру, t з.п. ф-лы, 5 ил. 1 табл. LA

Description

Изобретение относитс  к реакторному оборудованию дл  проведени  различных химико-технологических процессов в жидких средах, требующих интенсивного тепло- обмена между реакционной средой и° теплохладагентом и перемешивани  обрабатываемой среды. Наибольшее применение оно найдет дл  проведени  процессоа синтеза полимерных материалов (эмульсионного полистирола, поливинилацетатной дисперсии и др.) и глицеролиза саломаса дл  получени  пищевых поверхностно-активных веществ.f

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности аппарата.

На фиг 1 приведен продольный разрез конструктивной схемы аппарата; на фиг.2 - -разре А-А на фиг.1; на фиг.З - узел на фиг 1; на фиг.4 - вариант выполнени  перемешивающего устройства при обработке

жидких сред повышенной в зкости: на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг,4,

Аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с эллиптическими днищем и крышкой, теплообменную рубашку 2, вал 3 с перемешивающим устройством, выполненным из вертикальных продольных пластин 4, снабженных .также продольным р дом сопел 5. Между корпусом 1 и перемешивающим устройством расположен цилиндрический теплообменный змеевик 6. Электропривод 7 приводит во вращательное движение вал 3, герметизаци  которого осуществл етс  уплотнением 8. На крышке и днище располагаютс  патрубки 9 и 10 дл  подачи реагентов и вывода готового продукта . Пластины 4 перемешивающего устройства креп тс  к валу ступицами 12 с помощью спиц 11, привариваемых как к ступицам 12, так и к пластинам 4.

XJ XI Ы Јь СЬ 00

Дл  обработки сред повышенной в зкости в диапазоне 0,1-10 Па с перемешивающее устройство, дл  повышени  эффективности теплообмена, целесообразно выполнить в виде полого цилиндра 13, на боковых поверхност х которого имеютс  сквозные продольные окна 14, а по всей высоте цилиндра, на его внутренней поверхности , установлены наклонные перегородки 15. Причем внешней кромкой эти перегородки креп тс  (например, сваркой) к внутренней поверхности цилиндра 13, а их внутренн   кромка наклонена в сторону направлени  вращени  цилиндра и перекрывает входные отверсти  сопел 5 на величину Л (5, котора  в зависимости от габаритов аппарата , диаметра сопел может быть в пределах 20-60 мм. Крепление цилиндра 13 к валу 3 осуществл етс  также, как и пластин 4, т.е. с помощью приварных спиц 11 и ступиц 12.

Количество пластин 4 и перегородок 15, а также количество сопел 5, равное количеству витков 6 трубчатого теплообменника, определ ютс  тепловым расчетом, свойствами обрабатываемой среды (в зкость, плотность, теплоемкость и др.) и режимом перемешивани  (турбулентный, ламинарный , переходный).

Аппарат работает следующим образом. Исходные реагенты периодически или непрерывно подаютс  в аппарат через патрубок 9, а готовый продукт отводитс  через патрубок 10. От привода 7 вал 3 с перемешивающим устройством приводитс  во вращательное движение. Перемешивающее устройство в виде вертикальных, вращающихс  вместе с валом, пластин 4, снабжен- ных продольным р дом сопел 5 с размещением их выходного сечени  так, чтобы стру  жидкости, выход ща  из сопла, плавно обтекала поперечное сечение каждого витка трубы б теплообменного змеевика по периметру, обеспечива  турбу- лизацию реакционной среды. При этом все витки труб б змеевика наход тс  в равных гидродинамических услови х обтекани  обрабатываемой средой, Выходное сечение сопел 5 может оканчиватьс  конфузором, что приведет к увеличению скорости струи, вытекающей из сопла, и улучшит теплообмен . Выполнение зазора между среэрм выходных сечений сопел и внутренней поверхностью витков змеевикового теплообменника , равной от 2 до 5 диаметров канала сопла, предотвращает рассеивание энергии потока и дает возможность достигнуть -максимальной скорости обтекани  труб змеевика. Все это способствует повышению коэффициента теплоотдачи от среды

к змеевику и, следовательно, увеличению коэффициента теплопередачи цилиндрического змеевикового теплообменника, в целом . Поэтому технологический процесс возможно осуществить при меньшей площади поверхности теплообмена, т.е. при уменьшенной металлоемкости змеевикового теплообменника. Кроме того, необходима  интенсивность перемешивани  в предлагаемом техническом решении обеспечиваетс  при пониженной частоте вращени  перемешивающего устройства, что приводит к снижению потребл емой мощности , так как потребл ема  мощность (N) пропорциональна частоте вращени  (п) перемешивающего устройства в третьей степени (N п3).

Дл  обработки сред повышенной в зкости , как уже было отмечено, более оптималь- ным будет выполнение аппарата с перемешивающим устройством в виде цилиндра 13 с боковыми окнами 14. При вращении наклонные перегородки 15 захватывают обрабатываемую среду и перемещают ее перед собой. Поэтому во внутренней полости наклонной перегородки при вращении возникает гидродинамический подпор, т.е. избыточное давление. Так, рассчитано , что при скорости вращени  полого цилиндра 13 с соплами 5 около 120 об/мин избыточное давление составит 0,04 МПа (0,4 кгс/см ), А так как внутренн   кромка перегородки перекрывает входные отверсти  сопел 5, то последние оказываютс  в зоне повышенного гидродинамического давлени  и истечение обрабатываемой среды повышенной в зкости из сопел на тепло- обменные витки труб б будет происходить более интенсивно и на большее рассто ние.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позвол ет использовать эффект турбулизации процесса перемешивани  и теплообмена, что увеличивает производительность аппарата по целевому продукту. Достижение поставленной цели подтверждаетс  результатами расчетно- опытных работ аппаратов вместимостью 0,063 мЗ, приведенными в таблице.

Приведенные данные показывают, что аппарат дл  теплообмена и перемешивани  по предлагаемому техническому решению обеспечивает повышение удельной производительности , по сравнению с прототипом , на 19%, при увеличении коэффициента 5 теплоотдачи а на 30%.

Фор м-у ла изобретени 

Claims (2)

1. Аппарат дл  теплообмена и перемешивани  жидких сред, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого

0

5

0

5

0

5

0

5

0

расположен трубчатый цилиндрический змеевик, привод с валом, на котором закреплено перемешивающее устройство, и технологические патрубки дл  подачи реагентов и вывода продукта, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности , перемешивающее устройство выполнено в виде вертикальных продольных- пластин или цилиндра с окнами, снабженных по высоте р дом сопл, расположенных по окружности, при этом каждый

0

виток трубы цилиндрического змеевика и каждый соответствующий емур д сопл установлены в одной горизонтальной плоскости и их оси симметрии соосны.

2. Аппарат по п. 1,отличающийс  тем, что полый цилиндр снабжен наклонными перегородками, размещенными на его внутренней поверхности, направленными в сторону вращени  цилиндра и перекрывающими выходные отверсти  сопл.

Фие.1

Фиг. 2

§

о, -ts

См