SU1115789A1 - Перемешивающее устройство - Google Patents

Abstract

ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее вертикальный цилиндричесKHft корпус с крьшкой и днищем, в верхней части которого по периметру размещены спиральные направл ющие лопатки, отличающеес  тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивани , спиральные лопатки снабжены верхней и нижней перегородками в виде дисков, при этом верхн   перегородка прикреплена к стенке корпуса , а нижн   выполнена с центральным отверстием и установлена на рассто нии от стенки.

Description

I11 Изобретение относитс  к смесител  с вращающимс  перемешивающим устройством в неподвилу1Ых резервуарах и может быть использовано в химической промьппленности дл  Проведени  процессов растворени , эмульгировани ,, суг.пендировани , а также осуществлени  различных тепловых и массообменньк процессов. Известен аппарат, представл ющий собой вертикальный цилиндр с эллиптической крышкой и днищем, внутри ко торого расположена циркул ционна  труба (диффузор). Внутри диффузора размещаетс  мешалка, создающа  значительные осевые потоки, благодар  к 1торым жидкость проходит сначала внутри диффузора, а затем в кольцевом пространстве между диффузором и корпусом сосуда. Интенсивность перемещивани  в этом случае значительна . 1J. Недостатком этого аппарата  вл етс  то, что он примен етс  только дл  высокоскоростных пропеллерных (винтовых) мешалок. Из-за большой скорости вращени  пропеллерной мешалки , имеющей мальй вылет вала (дл  предотвращени  его деформации) она располагаетс  в верхней части аппарата. В результате сосуд работает эффективно при сравнительно небольших объемах (до 7м). При уве- личении как диаметра, так и высоты аппарата интенсивность перемешивани  уменьшаетс . Известно также перемешивающее устройство, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с крьш1кой и днищем, в верхней части которого по периметру размещены спиральные направл ющие лопатки 2J. Спиральные лопатки способствуют устранению воронки. Однако в известном смесителе жидкость, начав движение вдоль лопатки с периферии к цент ру, может сойти с этой траектории и не дойти до центральной (приосевой зоны. Объ сн етс  это тем, что жидкостна  стру  движетс  по пути наименьшего сопротивлени . Кроме того, увеличение числа оборотов вращени  мешалки все-таки может привести к образованию жидкостной вороки. При наличии всплывающих лопаток это  вле ние возникает при несколько больших числах оборотов мешалки и в случае большой величины степени заполнени  аппарата ( V 0,99) приводит к переливу жидкости. Цель изобретени  - интенсификаци  процесса перемешивани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в перемешивающем устройстве, содержащем вертикальньй цилиндрический корпус с крышкой и днищем, в верхней части которого по периметру размещены спиральные направл ющие лопатки, последние снабжены верхней и нижней перегородками в виде дисков, при этом верхн   перегородка прикреплена к стенке корпуса, а нижн   выполнена с центральным отверстием и установлена на рассто нии от стенки. В предлагаемой конструкции жидкость набегает на лопатки в основном вследствие насосного эффекта мешалки и преобразовани  скоростного напора, набегающего на верхнюю перегородку потока, в статическое давление, из-за возрастани  которого (особенно при увеличении числа оборотов мешалки) жидкость перемещаетс  из кольцевой периферийной зоны в приосевую часть сосуда, формиру сь в центральном отверстии нижней перегородки, проходит на большую глубину жидкости, наход щейс  .-в сосуде. На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, пр1одольньй разрез, общий видi на фиг. 2 кривые изменени  электропроводности жидкости в нижней части сосуда в зависимости от времени перемешивани . Сосуд состоит из цилиндра 1 с днищем 2 и крьш1кой 3, имеющими эллиптическую форму. Днище 2 приварное , а крьшка 3 крепитс  к корпусу 1 при помощи фланцев 4. Сосуд имеет рубашку 5, служащую дл  нагрева или ; охлаждени  содержимого сосуда. Мевду фланцами 4 с помощью плоского диска 6 закреплена перегородка 7, под которой с помощью стержней 8 крепитс  перегородка 9. Обе перегородки выполнены в виде усеченных конусов. Между нижней перегородкой 9 и стенкой корпуса 1 имеетс  кольцевой зазор 10 дл  прохода жццкости. Центральное отверстие 11 в нижней перегородке 9 служит дл  схода жадности от периферии к приосевой зоне потока. Между перегородками 7 и 9 установлены спиральные направл ющие лопатки 12. Дл  заполнени  и опорожнени  сосуда служат патрубки 13 и 14 соот31 ветственно. Патрубки 15 и 16 служат дл  подачи в рубашку 5 и выходаиз нее теплоносител . Внутри корпуса 1 размещен вал 17 с закрепленной на нем мешалкой 18, Движение жидкости с одновременным перемешиванием ее происходит по следующей схеме. Мешалка 18 перемешивает жидкость в сосуде. За счет увеличени  давлени , развиваемого в потоке вращающей с  Лсидкости на периферии сосуда и под действием силы т жести (использу етс  перелив жидкости с верхнего уро н  на более низкий), происходит переброс жидкости с периферии к приосе вой зоне потока через кольцевой зазор 10 вдоль направл ющих лопаток 12 ме  у перегородками 7 и 9, При этом слои жидкости интенсивно перемешиваю с , а после входа вращающегос  объема жидкости в приосевую зону сосуда происходит быстрое продвижение его под вли нием центробежных сил, возни кающих в быстровращающемс  потоке, В сосуде развиваетс  устойчива  циркул ци  с центра на периферию, с периферии через перелив снова на центр характеризуема  большими значени ми вращательных и осевых скоростей на периферии и вращательных, осевых и радиальных скоростей в приосевой зоне и привод ща  к тому, что жидкость у стенок не застаиваетс , что интенсифицирует протекание различных тепломассообменных процессов. Движение жидкости происходит в услови х  рко выраженной нестационарности . В этих услови х разделени  жидкостей по удельным весам не происходит , поскольку весь объем сосуда  вл етс  активным. В виду наличи  перегородок и направл ющих лопаток жидкостна  воронка не образуетс , вследствие чего значительно расшир етс  верхн   граница дл  примен емых скоростей вращени  мешалки, что также позвол ет интенсифицировать различные технологические процессы, про вод щиес  в аппарате. Предлагаема  конструкци  сосуда позвол ет интенсифицировать процесс перемешивани  при степен х заполнени  аппарата 0,98-0,99, особенно в реакторах большого объема и в реакторах с соотношением высоты к диамет ру более 1,5 со значительным уменьшением энергетических затрат на пере мешивание . 9 В результате сн ти  кривых изменени  электропроводности жидкости при нанесении возмущени  на объект был, проведен сравнительный анализ предложенного и известного устройств В таблице приведены услови  проведени  опытов по измерению электропроводности жидкости. Из хода кривых видно, что после нанесени  возмущени  на объект (добавление электропровод щей жидкости) изменение электропроводности жидкости в известном устройстве (кривые 14 ) ПР011СХОДИТ с несколько размытым пиком при вершине, а не с  рко выраженным , как в предлагаемом устройстве - пунктирна  крива  5. Это подтверждает отличие в качественной характеристике движени , жидкости в рассматриваемых - устройствах. В предлагаемом устройстве нисход щий поток .  вл етс  более высокоразвитым и доходит почти до дна сосуда (т.е. к месту установки перемешивающего органа ) . Напротив, в известном устройстве нисход щий поток  вл етс  более слабым. На последующих участках кривых 1-4 происходит плавное нарастание величины электропроводности жидкости во времени. Выход на значение электропроводности , соответствующее новому установившемус  состо нию (точки А, Aj и т.д. дл  соответствующих кривых) зависит от условий перемешивани  жидкости в смесителе. При большой степени заполнени  0,99 и числе оборотов мешалки, равному 230 об/мин, врем  гомогенизации равно 32,5 с, т.е. известный смеситель  вл етс  интенсивным. При степени заполнени  4 0,7 и том же числе оборотов мешалки величина аналогичного времени оказываетс  равной 119 с. Здесь сказьгеаетс , очевидно, тот факт, что при малой степени заполнени  увеличиваетс  жидкостна  воронка и центральна  часть лопаток оказываетс  вообще не смоченной жидкостью, т.е. на процесс перемешивани  не вли ет. Все эти данные получены при одной и той же мощности привода мешалки, равной 30 Вт. При одних и тех же мощност х привода мешалки и степени заполнени  Ч 0,99 установка спиральных лопаток поперек оси сосуда в его верхней части способствует ускорению процесса перемешивани  (врем  гомогенизации . 511 равно 32,5 с), однако не столь интенсивно , как в устройстве с дополнительными перегАродками, поскольку врем  гомогенизации в этом случае равно 20 с. Отношение указанньж времен равно 1,6, что довольно существенно . При увеличении мощности привода мешалки до 100 Вт (т.е. в 3,3 раза) в известном устройстве со степенью заполнени  4 0,99 врем  гомогениза ции равно 25 с. Дальнейшее увеличени мощности привода мешалки с целью достижени  времени гомогенизации 20 с (в предлагаемом устройстве) ни к чему не приводит, так как жидкость начинает переливатьс  из устройства При снижении степени заполнени  до величины 4 0,7 и той же увеличенной мощности 100 Вт врем  гомогенизации равно 30 с. При этом наблюаетс  жидкостна  воронка, и цент aльнa  часть лопаток оказываетс  не смоченной водой. Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет добитьс  конечного эффекта (обеспечение гомогенности среды) в течение более короткого времени, а именно в 1,7 раз быстрее, т.е. характеризуетс  более высокой интенсивностью перемешивани . Поскольку затраты энергии, вводимой в деремешиваемую среду в предлагаемом устройстве по сравнению с известным при достижении одного и того же конечного результата (времени перемешивани  около 20 с) значительно меньше (примерно в 3,3 раза), то предлагаемое устройство  вл етс  и более эффективным.

Число оборотов, об/мин

Степень заполнени .

0,7

0,99

410

230

0,99

0,99

0,7

Claims (1)

1. ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, в верхней части которого по периметру размещены спиральные направляющие лопатки, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания, спиральные лопатки снабжены верхней и нижней перегородками в виде дисков, при этом верхняя перегородка прикреплена к стенке корпуса, а нижняя выполнена с центральным отверстием и установлена на расстоянии от стенки.

   фиг!

   1 1115789