Установка для інтенсифікації хіміко-технологічних процесів в рідинах

Реферат: Установка для інтенсифікації хіміко-технологічних процесів в рідинах містить насос регульованої подачі, дросельний кран, запобіжний клапан, двопозиційний розподільний золотник, два реле тиску, бак, манометри, два сферичні гідроакумулятори, човниковий клапан, конфузорно-дифузорний насадок, два зворотні клапани, три запірних вентилі, резервуар для рідини, що випробується, ручний насос, вакуумний насос, дросель, теплообмінник, термометр. Гідропривідна частина установки відокремлена від технологічного процесу обробки рідинного середовища за допомогою кавітації завдяки двом гідроакумуляторам та човниковому клапану, що управляють двопозиційним розподільним золотником і двома реле тиску. UA 111653 U (12) UA 111653 U UA 111653 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до засобів інтенсифікації хіміко-технологічних процесів і може бути використана в хімічній, нафтопереробній, харчовій, фармацевтичній, парфумерній та інших галузях. Вона також може застосовуватись як технічний засіб для прискореного випробування паливно-мастильних матеріалів. Відома значна кількість апаратів та конструктивних елементів, призначених для інтенсифікації хіміко-технологічних процесів. Найбільш ефективними для рідинних середовищ являються ті, в яких застосовується гідродинамічна або ультразвукова кавітація. Для кавітаційних апаратів типовими технологічними операціями вважаються: змішування різнорідних рідин, гомогенізація рідин, активація води та інших рідин з метою інтенсифікації процесу розчинення в них різних інгредієнтів, диспергування речовин в рідинах, дисперсне розпилювання рідин та розчинів, очищення забруднених поверхонь та інші. Відомим аналогом є пристрій змішувач-форсунка (патент на корисну модель UA 18922 від 15.11.2006 p., кл. В01F 3/08, В63В 59/00. Змішувач-форсунка / Суворова І.Г., Кравченко О.В.), в якого проточна частина складається з конфузора та дифузора сопла Лаваля, тороїдальної та кільцевої камер. Пристрій функціонує в кавітаційному режимі і застосовується для змішування, диспергування та гомогенізації рідин. Недоліком пристрою є невисока ефективність диспергування робочих сумішей, яка обумовлена нерівномірністю обробки часток дисперсної фази в наслідок нестійкості вузької зони кавітації. Відомими аналогами є роторно-пульсаційні апарати (Промтов М.А. Пульсационные аппараты роторного типа: теория и практика / Промтов М.А. - М.: Машиностроение, 2001. 247 с.). Головними конструктивними елементами їх є перфоровані диски або циліндри, один з яких є ротором, а інший - статором. Роторно-пульсаційні апарати функціонують в кавітаційних режимах. Кавітація виникає в момент проходження робочої рідини через отвори, що миттєво співпадають, в роторі і статорі. Відоме також застосування роторно-пульсаційних апаратів при безкаталітичному крекінгу нафти та модифікації палив з метою покращення їх споживчих якостей (патент на винахід UA 79617 С2 від 10.07.2007 р., кл. C10G 15/00. Спосіб кавітаційної гідрогенізації та гідролізу вуглеводнів і пристрій для його здійснення / Мирошниченко І.І., Суворова І.Г., Мацевитий Ю.М., Кравченко О.В., Тарелін А.О.). При переробці роторнопульсаційним апаратом мазуту, в який добавляють 25 % води, отримують дистиляційні вуглеводневі фракції (патент на винахід UA 81479 С2 від 10.01.2008 р., кл. C10G 15/00, В01F 7/00, В01F 5/00. Спосіб переробки мазуту та роторно-кавітаційний диспергатор для його здійснення / Мирошниченко І.І., Суворова І.Г., Мацевитий Ю.М., Кравченко О.В., Тарелін А.О.). Пристрій для здійснення обох способів представляє собою роторно-пульсаційний апарат, який містить коаксіальні перфоровані циліндри, вхідний патрубок у вигляді трубки Вентурі, вихровий перетворювач, дифузор на виході. Його недоліком є складність контролю та управління кавітаційними параметрами при здійсненні технологічного процесу. Вище зазначених недоліків не мають ультразвукові кавітаційні апарати (Луговской А.Ф. Ультразвуковая кавитация в современных технологиях / А.Ф. Луговской, Н.В. Чухраев. - К.: 2007. - 272 с.). Типовими конструктивними елементами таких апаратів є ультразвуковий випромінювач, корпус, робоча камера. Недоліком ультразвукових кавітаторів є незначна потужність в порівнянні з гідродинамічними. Відомим аналогом є спосіб випробування масел за допомогою гідродинамічної кавітації (заявка u2015 02452 від 19.03.2015 р., кл. G01N 33/30. Спосіб випробування масел за допомогою кавітації / Башта О.Т., Романенко В.Г., Ланецький В.Г., Джурик О.В.). Технічний результат способу - істотне скорочення часу випробувань. Спосіб реалізується за допомогою гідравлічного стенда, в склад якого входить кавітатор. Він представляє собою пристрій, головним елементом якого може бути один із дросельних елементів: конфузорно-дифузорний насадок, діафрагма, циліндричний насадок, насадок Борда, трубка Вентурі. Прискоренню випробувань сприяє дія комплексу кавітаційних ефектів на фізико-хімічні властивості масел. Найближчим аналогом до корисної моделі є кавітаційний багатопотоковий дозатор-змішувач різнорідних рідин (патент на корисну модель UA 40364 від 10.04.2009 р., кл. В01F 5/00. Кавітаційний багатопотоковий дозатор-змішувач різнорідних рідин / Бадах В.М., Глазков М.М., Ланецькйй В.Г., Романенко В.Г.), що складається із корпуса, в якому розміщений кавітаційний насадок, що має конфузор, циліндричну частину з отворами, дифузор, голчаті дроселі, діафрагму, заглушку, пристрій для підводу не основних рідин. Кавітаційний багатопотоковий дозатор-змішувач приводиться в дію за допомогою насоса. Основний потік рідини подається на конфузорно-дифузорний насадок, який є кавітатором, що змішує рідини. Подача основного потоку рідини та неосновних рідин регулюється за допомогою голчатих дроселів. Змішування потоків здійснюється в циліндричній частині насадка. 1 UA 111653 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Загальним недоліком аналогів є невідокремленість технологічного процесу обробки рідин по відношенню до всієї рідинної системи установки. Рідина, яка обробляється, проходить багаторазово через насос та магістралі рідинної системи. Якщо вона хімічно активна, або набуває таких властивостей в процесі технологічної обробки (наприклад, вода, яка стала активованою), то це призведе до ерозійного ушкодження деталей насоса і арматури, прискореному зношенню ущільнень. При невідокремленості технологічного процесу збільшуються витрати розхідних матеріалів. Особливо це стає істотно відчутним, якщо вони дорого коштують. Окрім цього, при запуску насоса можливе короткочасне виникнення кавітації, а в процесі його роботи проходить додаткове м'яття рідини (зокрема, в об'ємних насосах). Останніх два фактори є причиною неточностей при проведенні досліджень та виконанні відповідальних робіт. В основу корисної моделі поставлена задача відокремлення технологічного процесу обробки рідинних середовищ від гідропривідної системи установки, що дасть можливість зменшити витрати розхідних матеріалів, які обробляються, подовжити строк служби гідропривідної системи установки та підвищити надійність технологічної частини. Поставлена задача вирішується тим, що установка складається з двох систем - привідної та технологічної, які відокремлені одна від одної. Привідна система приводить в дію технологічну для здійснення технологічного процесу. Корисна модель дозволяє зменшити витрати рідини, що обробляється, завдяки тому, що конструктивно технологічна система може бути виконана так, що в неї можна заливати стільки рідини, скільки це потрібно. При цьому тип залитої рідин може відрізнятись від робочої рідини привідної системи. По завершенню виконання технологічних робіт відпадає необхідність зливати рідину з привідної системи. Також для привідної системи відпадає потреба підбору насоса в залежності від типу рідини. Відокремлення систем у кавітаційній установці дозволяє подовжити строк служби привідної системи, так як на неї не діють негативні наслідки кавітаційних явищ. Підвищення надійності технологічної частини досягається завдяки зменшенню кількості конструктивних одиниць, що задіяні в технологічному процесі. Корисна модель пояснюється кресленням, де представлена установка для інтенсифікації хіміко-технологічних процесів в рідинах. Установка складається з двох відокремлених систем - привідної та технологічної. Привідна система складається з: насоса регульованої подачі 1, дросельного крану 2, запобіжного клапана 3, розподільчо-регулюючої апаратури управління, в яку входить двопозиційний розподільний золотник 4 та два електромагнітних клапани (реле тиску) 5 і 6, бака 21, манометрів 23, 24, 25. Випробувальна система складається з: двох сферичних ємностей (сферичні гідроакумулятори) 7 і 8, верхні і нижні порожнини яких герметично відокремлені один від одного гумовими діафрагмами, човникового клапана 9, гідродинамічного кавітаційного генератора (конфузорно-дифузорного насадка) 10, зворотних клапанів 11 і 12, запірних вентилів 13, 15, 18, резервуара 14, ручного насоса 16, вакуумного насоса 17, дроселя 19, теплообмінника 20,термометра 22, манометрів 26, 27, 28. Подача насосом 1 рідини у верхню порожнину однієї з ємностей 7 або 8 призводить до того, що з нижньої порожнини цієї ємності, відокремленою від верхньої ємності гумовою діафрагмою, випробувальна рідина видавлюється через кавітаційний генератор 10 в нижню порожнину другої ємності. В кінці ходу, прогнувшись, діафрагма першої ємності прилягає на стійки корпуса, в результаті чого тиск верхньої порожнини стрибкоподібно підвищиться до величини налаштування відповідного реле тиску (5 або 6), яке автоматично перемкне золотник 4 на живлення другої ємності насосом 1. Далі процес повторюється. Для забезпечення однобічності потоку через кавітаційний генератор 10 застосовують автоматичний човниковий клапан 9 і зворотні клапани 11 і 12. За допомогою ручного насоса 16 заповнюють систему випробувальною рідиною (нижні порожнини ємностей 7 і 8). Він живиться з резервуара 14. Вакуумний насос 17 служить для видалення з випробувальної системи повітря. При заповненні системи рідиною користуються запірними вентилями 13, 15, 18. Протитиск на виході з кавітаційного насадка створюється дроселем 19. Охолодження системи забезпечується за допомогою теплообмінника 20. Контроль температури випробувальної рідини здійснюється за допомогою термометра 22, а тиск на різних ділянках - манометрами 23, 24, 25, 26, 27, 28. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Установка для інтенсифікації хіміко-технологічних процесів в рідинах, що містить насос регульованої подачі, дросельний кран, запобіжний клапан, двопозиційний розподільний золотник, два реле тиску, бак, манометри, два сферичні гідроакумулятори, човниковий клапан, 2 UA 111653 U 5 конфузорно-дифузорний насадок, два зворотні клапани, три запірних вентилі, резервуар для рідини, що випробується, ручний насос, вакуумний насос, дросель, теплообмінник, термометр, яка відрізняється тим, що гідропривідна частина установки відокремлена від технологічного процесу обробки рідинного середовища за допомогою кавітації завдяки двом гідроакумуляторам та човниковому клапану, що управляють двопозиційним розподільним золотником і двома реле тиску. Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3