RU1813547C - Устройство дл резонансных колебаний жидкофазных систем - Google Patents

Abstract

В вертикальной емкости с реакционной и пульсационной зонами, упругими элементами, размещенными равномерно по высоте емкости, штуцерами ввода и вывода исходных компонентов и готовых продуктов, генератором пульсаций, соединенным с ее верхней частью, установлены отдел юща  пуль- сационную зону от реакционной упруга  перегородка и запорный клапан под ней. В результате работы устройства обеспечиваетс  устойчивый резонансный режим колебаний жидкостного столба. 2 ил.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к устройствам дл  проведени  процессов в систе-v мах жидкость-жидкость и жидкость- твердое и может быть использовано в химической, химико-фармацевтической, микробиологической и других промыш- ленност х дл  экстракции, перемешивани , выщелачивани  и растворени .

Известно устройство дл  резонансных колебаний жидкофазных систем 1, имеющее вертикальную емкость с размещенными .в ее полости реакционной зоной и состо щей из нижней жидкостной и верхней газовой пульсационной зоной и резонатора в виде двух эксцентрично расположенных тороидальных упругих элементов, размещенных вверху и внизу реакционной зоны, генератора пульсаций, подсоединенного к нижней жидкостной пульсационной зоне. Одна ко работа такого устройства сопровож- даетс  захватом газа в реакционную зону из верхней сообщающейс  с ней газовой пульсационной зоны, что при- ;водит к срыву с резонансного режима и неустойчивой работе устройства. ; Эксцентричное расположение двух тороидальных элементов в верхней и нижней част х реакционной зоны хот  и способствует возникновению циркул ции жидкости в ней, что приводит к повышению эффективности устройства, однако така  их компоновка не позвол ет рассредоточить колеблющуюс  массу , что ведет к повышенным динамическим нагрузкам на фундамент и создает , ограничени  по амплитудам резонансных колебаний.

Известно устройство дл  резонансных колебаний жидкофазных систем 2,

00

СА) 01 -N XJ

содержащее вертикальную емкость с размещенными в ее полости реакционной и пульсационной зонами, генератора Пульсаций и резонатора в виде заполненных газом пробирок, образующих насадку в реакционной; зоне. Конструкци  упругих элементов в виде газовых полостей, образующихс  в пробирках насадочного сло , не обеспечивает устойчивого резонансного режима, поскольку возможен выброс газа из них, опасность которого возрастает в услови х резонансного режима по мере увеличени  амплитуды колебаний. Помимо этого, насадочный слой имеет достаточно большое сопротивление, что сни- жает амплитуду резонансных колебаний и эффективность работы устройства.

Известно также устройство дл  резонансных колебаний жидкофазных систем Д , содержащее вертикальную емкость с размещенными в ее полости реакционной и пульсационной зонами и резонатором в виде упругого элемента в нижней части реакционной зоны. В : процессе работы этого устройства из пульсационной зоны, функции которой выполн ет свободный газовый слой над жидкофазной смесью, в последнюю происходит активный захват газа в виде пузырей которые опускаютс  вниз и дрейфуют около резонатора. С. увеличением амплитуды колебаний захват газа , возрастает. Это приводит к изменению собственной частоты колебаний системы за-счёт снижени  в газожидкостной смеси скорости звука на 1-2 пор дка и, как следствие, к срыву его работы с резонансного режима, и по этой причине невозможности его работы на больших амплитудах колебаний. Размещение резонатора в нижней части приводит к повышенным нагрузкам на фундамент, воспринимающим все ее перепады в колеблющейс  массе, что еще в большей степени снижает надежность работы устройства и не позвол ет обеспечивать его эффективную работу.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы устройства и его эффективности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в вертикальной емкости с реакционной и пульсационной зонами, резонатором , /штуцерами дл  ввода и вывода исходных компонентов и готовых, продуктов, генератором пульсаций, соединенным с ее верхней Чсэстыо, у с

5

0

5

0

5

0

тановлены отдел юща  пульсационную зону от реакционной упруга  перегородка и запорный клапан под ней, а резонатор выполнен в виде равномерно размещенных по высоте упругих элемён-: тов. ; . .. . . : - ... :

При размещении в вертикальной емкости упругой перегородки, отдел ющей пульсационную зону от реакционной , исключаетс  захват газа в последнюю из пульсационной зоны, а так-: же и из ее верхней зоны путем отвода- таза с помощью запорного клапана, установленного , под упругой перегородкой . Благодар  возможности .полного заполнени  полости .реакционной . жидкофазной смесью и исключени  захвата газа из пульсационной зоны создаютс  услови  дл  работы устройства в устойчивом резонансном режиме и без ограничени  величины амплитуды колебаний жидкофазной смеси, что обеспечивает повышение надежности работы устройства и его эффективности..

При распределении упругих элементов с равномерным шагом t по высоте реакционной зоны в процессе работы устройства в плоскост х их размеще- . ни  образуютс  пучности скорости звуковой в олны в жидкости, в результате чего колеблюща с  массЈ жидкости в реакционной зоне разбиваетс  на области между соседними упругими ментами, причем колебани  в каждых . двух соседних зонах происход т в лро- тивофазе Дл  полного уравновешива- i ни  колеблющихс  масс число таких областей должно быть четным.

Шаг размещени  упругих элементов по высоте задаетс  соотношением

Н

где п - число упругих элементов (п - 2, 4, 6, ,..);;: Н - высота реакционной зоны, м-, а объем газа в резонаторах определ етс  как v : - :;

. 16-fTp Н f2 : -.: ;.-..-. ,- .. ::.;;

где РО - давление в аппарате, Па; П - диаметр аппарата, м; плотность жидкости, кг/м3; f - частота колебаний, .Гц. В результате при одной и той же . амплитуде колебаний динамическа  нагрузка на фундамент обратно пропОрциональна количеству упругих элемен- тов. Благодар  этому повышаетс  надежность работы устройства, что дела- ет его легкодоступным в эксплуатации | и исключает необходимость в его размещении на мощных фундаментах, снижает негативные  влени  от вибрации на человека и окружающую среду.

На фиг.1 изображен общий вид устройства , используемого в качестве экстрактора.

Устройство содержит вертикальную емкость 1. с упругой перегородкой 2, отдел ющей пульсационную зону 3 от реакционной , запорного клапана 5, размещенного под упругой перегородкой 2, упругих элементов 6, равномерно размещенных по высоте реакционной зоны k с шагом t, штуцеров 7-Ю дл  ввода и вывода жйдкофазной смеси, генератор колебаний 11.

Устройство работает следующим образом . Реакционную зону А вертикальной емкости 1 заполн ют жйдкофазной т желой смесью при открытом запорном клапане5, через который сбрасываетс  вытесн емый ею воздух. После полного заполнени  реакционной камеры т желой фазой ее подача прекращаетс  и запорный клапан 5 зёкрываетс . Затем включают генератор колебаний, устанавливают необходимую частоту зонансных колебаний жидкостного стол10

ща с  масса; жидНофазной сред отачйтвает  ;, чҐо сни ку на фуйлакЦ т;/ д;::. :: :- ;:: ;

Пример конкретного вы При растворении в ли в вертикальной ёмкост О,4 ми высотой 7,0 м эф лебательное воздействие 0,035 м/с в резонансно стигаетс  при частоте f амплитуде вынужденных ко костного столба А 0,65 . делении реакционной каме 15 ционной с помощью упруго перегородки, установленн 6,5 м, и размещении 6 уп тов, например, в виде за зом торов объемом Vr 1 и воздействии генераторо через верхнюю газовую по ционной зоны (камеры), п устойчивый резонансный р дар  чему возрастает коэ сопереноса в полтора раз

20

25

30

.нагрузка на фундамент и онные потери в семь раз.

I : -. Таким образом, предла ние позвол ет обеспечить резонансный режим, повыси ность работы устройства тивность, снизить нагруз мент более, чем в-полтора

40

ба и подают легкую и т желую фазы через патрубки 7 и 8 и отвод т их че- Ф о р м у л а и з о б р рез патрубки 9 и 10. На фиг.2 изображены варианты выполнени  упругих элементой . Предпочтительным  вл етс  упругий элемент по фиг.2г, так как в этом случае создаетс  дополнительна  осева  крутка жидкости в реакционной зоне. ; --;. ; -- .. . .. . :;

При отсутствии захвата газа в реакционную зону собственна  частота колебаний жидкостного столба сохран - етс  посто нной и резонансный режим. колебаний имеет устойчивый характер, . что позвол ет использовать широкий диапазон амплитуд колебаний, благодар  чему возрастает эффективность и надежность устройства. При равномерном распределении упругих элементов по высоте реакционной зоны колеблю50

. Устройство дл  резонан ний жидкофазных систем, с вертикальную емкость с ре и пульсационной зонами, у ментом, штуцерами дл . вво исходных компонентов и го дуктов, генератором пульс диненным с ее верхней час л и ч а ю щ е е с ; . тем лью повышени  над ежнбстй оно снабжено упругой пере отдел ющей пульсационную акционной, запорным клапа новленным под перегородко нительными упругими элеме этом все упругие элементы размещены по высоте реакц

0

ща с  масса; жидНофазной смеси рас- сред отачйтвает  ;, чҐо снижает нагрузку на фуйлакЦ т;/ д;::. :: :- ;:: ; ; -:; . : .;

Пример конкретного выполнени . При растворении в вор поваренной.соли в вертикальной ёмкости диаметром О,4 ми высотой 7,0 м эффективное колебательное воздействие с Т X A-f 0,035 м/с в резонансном режиме достигаетс  при частоте f - 50 Гц и амплитуде вынужденных колебаний жидкостного столба А 0,65 мм. При от- .делении реакционной камеры от пульса- 5 ционной с помощью упругой (резиновой) перегородки, установленной на высоте 6,5 м, и размещении 6 упругих элементов , например, в виде заполненных газом торов объемом Vr 1,27-Ю м3. и воздействии генератором пульсаций через верхнюю газовую полость пульса- ционной зоны (камеры), поддерживаетс  устойчивый резонансный режим, благодар  чему возрастает коэффициент мае- , сопереноса в полтора раза-,, снижаютс 

0

5

0

.нагрузка на фундамент и эксплуатационные потери в семь раз.

I : -. -. . - Таким образом, предлагаемое решение позвол ет обеспечить устойчивый резонансный режим, повысить надежность работы устройства и его эффективность , снизить нагрузку на фундамент более, чем в-полтора раза.

е т е н и  

Ф о р м у л а и з о б р

. Устройство дл  резонансных колебаний жидкофазных систем, содержащее „ вертикальную емкость с реакционной ч и пульсационной зонами, упругим элементом , штуцерами дл . ввода и вывода исходных компонентов и готовых продуктов , генератором пульсаций, соединенным с ее верхней частью, о т - л и ч а ю щ е е с ; . тем, что, с целью повышени  над ежнбстй в работе; оно снабжено упругой перегородкой, отдел ющей пульсационную зону от реакционной , запорным клапаном, уста.- новленным под перегородкой, и дополнительными упругими элементами, при - этом все упругие элементы равномерно размещены по высоте реакционной зоны.