RU2102108C1

RU2102108C1 - Pulsator

Info

Publication number: RU2102108C1
Application number: RU93034391A
Authority: RU
Inventors: Б.А. Ефремов; В.Н. Шекуров; Б.В. Городилов; А.Д. Васенев
Original assignee: Научно-производственное предприятие "ЭПАТ"
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1993-07-01
Publication date: 1998-01-20

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: increased efficiency in mass transfer in high-concentration polydisperse systems is achieved by generation in them periodically occurring pressure oscillations varying in accordance with pulse fraction law. Pulsator includes cylindrical casing with pulsation, supply and release fittings and coaxially disposed rotor in the form of hollow cylinder with slots on its side surface, which is separated by a partition into chambers by a partition with internal channel. Partition is installed perpendicularly to generatrix of cylindrical surface of rotor. Opposite walls of the mentioned channel have holes, and slots on inner surfaces of rotor chambers are characterized by angular length α and 2π-α radian on condition that

Description

Изобретение относится к устройствам для создания пульсирующего движения фаз в аппаратах химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, интенсифицирующих массообменные процессы. The invention relates to devices for creating a pulsating phase motion in apparatuses of the chemical, petrochemical and other industries that intensify mass transfer processes.

Известен пульсатор [1] имеющий цилиндрический корпус, патрубки пульсации, подачи и стравливания, ротор, выполненный в виде полого цилиндра, снабженного перегородкой, на цилиндрической поверхности ротора выполнены прорези, на внутренней поверхности ротора пазы, пересекающие прорези каждой камеры ротора, причем пазы размещены диаметрально противоположно. Такая конструкция позволяет генерировать только знакопеременные равновеликие пульсации давления, изменяющиеся по синусоидальному закону, которые не могут интенсифицировать массопередачу процесса экстракции в высококонцентрированных дисперсных системах, поскольку при высокой концентрации твердой фазы гидравлическое сопротивление слоя твердой фазы настолько велико, что относительное движение твердой и жидкой фаз становится невозможным. Known pulsator [1] having a cylindrical body, pulsation, supply and bleed nozzles, a rotor made in the form of a hollow cylinder provided with a partition, slots are made on the cylindrical surface of the rotor, grooves intersecting the slots of each rotor chamber on the inner surface of the rotor, and the grooves are placed diametrically the opposite. Such a design allows one to generate only alternating equal-sized pressure pulsations that vary according to a sinusoidal law, which cannot intensify the mass transfer of the extraction process in highly concentrated disperse systems, since at a high concentration of the solid phase the hydraulic resistance of the layer of the solid phase is so great that the relative motion of the solid and liquid phases becomes impossible .

Близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является пульсатор [2] состоящий из цилиндрического корпуса с патрубками подачи и стравливания, ротора в виде полого цилиндра с прорезями на боковой поверхности, расположенного коаксиально корпусу, разделенного на камеры перегородкой с каналом внутри. Close in technical essence and the achieved result to the proposed one is a pulsator [2] consisting of a cylindrical body with feed and bleed nozzles, a rotor in the form of a hollow cylinder with slots on the side surface located coaxially to the body, divided into chambers by a partition with a channel inside.

Недостатком этой конструкции является то, что в пульсационном патрубке не могут быть генерированы изменяющиеся по закону импульсной функции колебания давления, которые способствуют формированию сложного прямоточного движения твердой и жидкой фаз с последующей фильтрацией жидкой фазы. Отсутствие возможности сочетания этих форм относительного движения фаз снижает эффективность массопередачи в высококонцентрированных полидисперсных системах. The disadvantage of this design is that pressure fluctuations that change according to the law of the impulse function cannot be generated in the pulsation pipe, which contribute to the formation of complex direct-flow motion of solid and liquid phases with subsequent filtration of the liquid phase. The inability to combine these forms of relative phase motion reduces the mass transfer efficiency in highly concentrated polydisperse systems.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности массопередачи в высококонцентрированных полидисперсных системах путем генерирования в них периодически возникающих колебаний давления, изменяющихся по закону импульсной функции. The objective of the invention is to increase the efficiency of mass transfer in highly concentrated polydisperse systems by generating periodically occurring pressure fluctuations in them, changing according to the law of impulse function.

На фиг.1 изображен пульсатор, продольный разрез, на фиг.2 разрез A-A на фиг. 1, на фиг.3 разрез B-B на фиг.1, на фиг.4 график зависимости изменения давления в пульсационном патрубке от угла поворота α ротора. In Fig.1 shows a pulsator, a longitudinal section, in Fig.2 a section A-A in Fig. 1, in Fig. 3, section B-B in Fig. 1, in Fig. 4 is a graph of the pressure change in the pulsation pipe versus the angle of rotation α of the rotor.

Пульсатор содержит цилиндрический корпус 1 с патрубком пульсации 2, патрубком подачи давления 3, патрубком стравливания 4, имеющих сечение в виде щелей, длинная сторона которых параллельна образующей корпуса, крышки 5 и 6. Оси симметрии патрубков 2,3,4 размещены в одной плоскости. The pulsator comprises a cylindrical housing 1 with a pulsation pipe 2, a pressure supply pipe 3, a bleed pipe 4 having a section in the form of slots, the long side of which is parallel to the generatrix of the body, covers 5 and 6. The symmetry axis of the pipes 2,3,4 are placed in one plane.

Внутри корпуса размещен ротор 16, разделенный перегородкой 7, которая установлена перпендикулярно образующей ротора 16. В перегородке выполнен канал 8, связывающий патрубок 2 пульсации посредством отверстий 9 и 10, камер 11, 12 через прорези 13 и 14 на внутренних поверхностях камер с патрубком 3 подачи давления и патрубком 4 стравливания соответственно. Inside the housing there is a rotor 16, divided by a partition 7, which is installed perpendicular to the generatrix of the rotor 16. A channel 8 is made in the partition connecting the pulsation pipe 2 by means of holes 9 and 10, chambers 11, 12 through slots 13 and 14 on the inner surfaces of the chambers with a supply pipe 3 pressure and bleed pipe 4, respectively.

Прорезь 13 имеет длину a радиан, а прорезь 14 длину 2π-α радиан, причем отношение

Ротор 16 закреплен на валу 15.The slot 13 has a length a radian, and the slot 14 is a length 2π-α radian, and the ratio

The rotor 16 is mounted on the shaft 15.

Пульсатор работает следующим образом. При вращении вала 15 и ротора 16 патрубок подачи 3 давления соединяется с нагнетательным патрубком источника постоянного перепада давления. Посредством прорези 13 камеры 11 энергия давления через отверстие 9 в стеках канала 8 перегородки 7 поступает в патрубок 2 пульсации, связанный с рабочим объемом технологического U-образного аппарата, заполненного высококонцентрированной полидисперсной массой. The pulsator operates as follows. When the shaft 15 and the rotor 16 rotate, the pressure supply pipe 3 is connected to the discharge pipe of the constant differential pressure source. Through the slot 13 of the chamber 11, the pressure energy through the hole 9 in the stacks of the channel 8 of the partition 7 enters the pulsation pipe 2 connected with the working volume of the technological U-shaped apparatus filled with a highly concentrated polydisperse mass.

Время нарастания импульса энергии давления от нуля до максимального значения определяется угловой длиной щели патрубка 3. Чем меньше эта угловая длина, тем ближе закон нарастания давления к импульсной функции. The rise time of the pressure energy pulse from zero to the maximum value is determined by the angular length of the slit of the nozzle 3. The smaller this angular length, the closer the law of pressure rise to the impulse function.

При полном совмещении щели патрубка 3 импульс давления достигает своего максимального значения и становится равным величине давления в напорном патрубке источника постоянного перепада давления и сохраняется таким при перемещении ротора 16 на a радиан. When the slit of the nozzle 3 is fully combined, the pressure pulse reaches its maximum value and becomes equal to the pressure in the discharge nozzle of the constant differential pressure source and remains so when the rotor 16 is moved by a radian.

В технологическом аппарате при этом под действием импульса энергии столб полидисперсной массы, представляющий собой высококонцентрированную суспензию, приобретает подвижность за счет разрушения плотного слоя и перемещается на величину объема, заполненного газом или жидкостью, поступающими от источника постоянного перепада давления. При этом твердая и жидкая фазы суспензии движутся прямотоком. In the process apparatus, under the influence of an energy pulse, a column of polydisperse mass, which is a highly concentrated suspension, acquires mobility due to the destruction of the dense layer and moves by the amount of volume filled with gas or liquid from a source of constant differential pressure. In this case, the solid and liquid phases of the suspension move forward flow.

При дальнейшем вращении ротора происходит совмещение прорези 14 с патрубком 4, а камера 11 отключается от патрубка 3. Патрубок 2 соединяется посредством канала 8 через отверстие 10, камеру 12 с патрубком 4 стравливания, давление в пульсационном патрубке 2 падает от максимального значения до нуля так же быстро, как и нарастает в начале работы пульсатора, поскольку угловая длина щели патрубка 4 значительно меньше 2π-α радиан. With further rotation of the rotor, the slot 14 coincides with the nozzle 4, and the chamber 11 is disconnected from the nozzle 3. The nozzle 2 is connected through the channel 8 through the hole 10, the chamber 12 with the bleed nozzle 4, the pressure in the pulsating nozzle 2 drops from the maximum value to zero as well quickly, as it grows at the beginning of the pulsator, since the angular length of the slit of the pipe 4 is much less than 2π-α radians.

После стравливания давления в технологическом U-образном аппарате снимается усилие со столба полидисперсной массы и движение плотно упакованной твердой фазы прекращается, так как разности столбов масс в U-образном аппарате не достаточно, чтобы их привести в подвижное состояние. В исходное состояние возвращается только жидкая фаза за счет фильтрации сквозь слой твердой фазы. Это происходит в течение времени перемещения ротора 16 на угловое расстояние 2π-α радиан. Так как процесс фильтрации протекает значительно медленнее, чем принудительное прямоточное движение твердой и жидкой фаз, то для обеспечения эффективности массообмена и непрерывности работы аппарата необходимо, чтобы между перемещением ротора на a радиан и 2π-α радиан существовало соотношение

величина которого зависит от фильтрационных свойств полидисперсной системы.After bleeding the pressure in the technological U-shaped apparatus, the force is removed from the column of the polydisperse mass and the movement of the densely packed solid phase ceases, since the difference in the mass columns in the U-shaped apparatus is not enough to bring them into a mobile state. Only the liquid phase returns to its original state due to filtration through the solid phase layer. This occurs during the movement time of the rotor 16 by an angular distance of 2π-α radians. Since the filtration process is much slower than the forced direct-flow motion of solid and liquid phases, to ensure the efficiency of mass transfer and the continuity of the apparatus, it is necessary that between the movement of the rotor by a radian and 2π-α radians there is a relation

the value of which depends on the filtration properties of the polydisperse system.

При дальнейшем вращении ротора 16 цикл повторяется и импульсный характер подачи энергии обеспечивает в аппарате, в целом, непрерывное движение твердой и жидкой фаз относительно друг друга, повышающее эффективность массообменного процесса. With further rotation of the rotor 16, the cycle repeats and the pulsed nature of the energy supply ensures, in the apparatus, as a whole, the continuous movement of the solid and liquid phases relative to each other, increasing the efficiency of the mass transfer process.

Claims

1. A pulsator comprising a cylindrical body with pulsation, supply and bleed nozzles, a rotor in the form of a hollow cylinder with slots on the side surface located coaxially to the body, divided into chambers by a partition with a channel inside, characterized in that the partition is installed perpendicular to the cylindrical surface of the rotor, Holes are made in the opposite walls of the channel, and the slots on the inner surfaces of the rotor chambers have an angular length of α and 2π-α rad, and

2. The pulsator according to claim 1, characterized in that the axis of symmetry of the nozzles of the pulsation feed and bleed are placed in the same plane, and the section of the nozzles have the form of slots.