Самоусмоктувальна мішалка

Реферат: Самоусмоктувальна мішалка для проведення газорідинних реакцій містить порожнистий ротор з осьовими вхідними каналами, які з фронтальної сторони мають округлу або похилу площину, радіальні порожнисті лопаті з вихідними отворами, порожнина яких з'єднана з порожниною ротора. Для інтенсифікації масообміну між газовим реагентом і рідиною всередині ротора розміщена ежекційна перегородка, яка поділяє порожнину ротора на дві частини, виконана у вигляді плоского диска із скошеною з верхньої сторони кромкою, а з нижньої сторони диск закінчується кільцевим буртиком, поділяє вхідний канал лопаті в співвідношенні 1:5-1:2. UA 87666 U (12) UA 87666 U UA 87666 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до пристроїв хімічного машинобудування і дозволяє інтенсифікувати процеси абсорбції чи хемосорбції шляхом забезпечення високого газовмісту в об'ємі, що перемішується, завдяки високій самоусмоктувальній здатності мішалки та підвищення ефективності використання газоподібного реагенту за рахунок створення інтенсивної взаємодії газового і рідинного компонентів в режимі інтенсивного витіснення та циркуляції усього газорідинного середовища при проведенні указаних процесів в хімічній, нафтопереробній та інших галузях промисловості. Відомий змішувач, що складається з порожнистого ротора з розміщеними вхідними та вихідними каналам, в якому змонтована на штоку горизонтальна перегородка, що має можливість осьового переміщення та розділяє порожнину ротора на дві частини [1]. Змішувач призначений для одержування багатокомпонентних сумішей і є досить складним пристроєм, який розташований в спеціальній конструкції апарата та потребує значну кількість вузлів ущільнення. Така конструкція корпусу апарата має ряд конструктивних недоліків і є досить неефективною внаслідок складності ізолювання реагентів від навколишнього середовища. Змішувач неможливо використовувати для проведення газорідинних реакцій в типових об'ємних апаратах. Відомий пристрій для змішування рідин виготовлений з порожнистого ротора всередині якого установлена з можливістю осьового переміщення горизонтальна перегородка, що розділяє площі вхідних каналів лопатей на дві частини, а порожнину ротора - на дві камери. Перегородка має форму тіла обертання, типу диск з гострокутовою кромкою [2]. Під час перетікання рідини з порожнини ротора в порожнисту лопать потік рідини звужується, між стінкою і поверхнею транзитної струмини виникає водовертна застійна зона, яка значно зменшує насосну продуктивність. Недоліком цього пристрою є мала насосна продуктивність в режимі самоусмоктування. Найбільш близьким до корисної моделі є пристрій для перемішування рідин, що містить порожнистий ротор з осьовими вхідними каналами, радіальні порожнисті лопаті з вихідними отворами, порожнина яких з'єднана з порожниною ротора, а вхідні канали лопатей з фронтальної сторони мають округлу форму або форму похилої площини [3]. Недоліком даного пристрою для перемішування є низьке значення коефіцієнта масопередачі внаслідок нестабільності співвідношення подачі газового і рідинного реагентів в режимі самоусмоктування при проведенні газорідинних швидких реакцій. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності роботи апарата за рахунок використання запропонованого перемішуючого пристрою, який має ряд переваг в порівнянні з відомими, тобто забезпечує більш високий коефіцієнт масопередачі (абсорбції та хемосорбції). Поставлена задача вирішується в апараті об'ємного типу, який складається з корпусу апарата з патрубками для введення реагентів та виводу продуктів реакції, по осі апарата на краю порожнистого вала розміщений запропонований пристрій для перемішування, виконаний у вигляді перевернутого стакана (порожнистого ротора) з прорізами та порожнистими лопатями, що мають на вході з фронтальної сторони округлу форму або форму похилої площини, всередині ротора розміщена ежекційна перегородка, яка поділяє порожнину ротора на дві частини, виконана у вигляді плоского диска із скошеною з верхньої сторони кромкою, а з нижньої сторони диск закінчується кільцевим буртиком, ежекційна перегородка може установлюватися таким чином, що вона поділяє вхідний канал лопаті в співвідношеннях 1:5-1:2. На нижній частині ежекційної перегородки в радіальному напрямку установлені направляючі елементи, які беруть початок з центру обертання та виконані у вигляді плоскої пластинки, що 1 50 55 має форму прямокутника, або трикутника, або 4 твірної частини еліпса і периферійною крайкою з'єднані з крайками вхідних отворів лопатей по тильній стороні. Торець порожнистих лопатей має скіс з тильної сторони лопаті під кутом 15-60°. На Фіг. 1 зображений реактор з пристроєм для перемішування -загальний вид, на фігурах 2 і 3 - можливі варіанти конструкції пристрою для перемішування. Пристрій для перемішування складається з порожнистого ротора 1 у вигляді перевернутого стакана, який своєю основою 2 поєднується з маточиною 3, призначеною для його закріплення на порожнистому валу 4 апарата, стакан оснащується вхідними каналами у вигляді прорізей 5 на утворюючій поверхні та порожнистими плоскими лопатями 6, всередині ротора 1 розміщена ежекційна перегородка 7, яка поділяє порожнистий ротор 1 на дві частини та вхідний канал 5 лопатей 6 в співвідношеннях 1:5-1:2, на нижній частині ежекційної перегородки в радіальному напрямку розташовані направляючі елементи 8, які беруть початок з центру обертання та виконані у вигляді плоскої пластинки, що має форму прямокутника, трикутника або 1 1 4 твірної UA 87666 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 частини еліпса і периферійною крайкою з'єднані з кромками вхідних отворів по тильній стороні порожнистих лопатей 5. Ежекційна перегородка 7 виконана у вигляді плоского диска, з верхньої сторони має скошену кромку, а з нижньої сторони закінчується кільцевим буртиком 9. Порожниста лопать 6 з тильної сторони має скіс під кутом 15-60°, який дозволяє зменшити місцевий коефіцієнт витрат і збільшити насосну продуктивність пристрою для перемішування в режимі самоусмоктування. Пристрій для перемішування закріплюється на порожнистому валу 4, який обертається всередині апарата об'ємного типу, на кришці якого розташований розподільча камера 10, в зоні якої на порожнистому валу розташовані отвори 11 для подачі газового реагенту. Пристрій працює таким чином. При обертанні пристрою для перемішування порожнисті лопаті 6 своєю фронтальною поверхнею сприяють формуванню радіального і тангенціального потоків, які утворюють окружну і радіально-осьову циркуляційні зони. Під час обтікання тангенціальним потоком рідини лопатей 6 за їх тильними сторонами виникає турбулентний слід з двох вихрів, що обертаються в різні сторони і утворюють доріжку Кармана. В центрах обертання вихрів утворюються умови, що приводять до зниження тиску до розрідження. Це розрідження має місце також в порожнистих лопатях 6 і в роторі 1 пристрою для перемішування. Під дією розрідження газовий реагент через розподільчу камеру 10 надходить в порожнистий вал 4 і верхню частину ротора 1 перемішуючого пристрою та перетікає в порожнисту лопать 6. Рідина, що знаходиться в апараті, під дією цього розрідження через вхідний отвір порожнистого ротора 1 надходить в нижню його частину і далі потрапляє в зону дії У направляючих елементів 8, що мають форму прямокутника, трикутника або А твірної частини еліпса, за допомогою яких на рідину, крім розрідження, діє відцентрова сила, яка збільшує кінетичну енергію рідини в порожнині лопатей 6. В порожнистих лопатях 6 рідина диспергується у вигляді маленьких кульок в газовий реагент, цьому сприяє розташована всередині ротора 1 ежекційна перегородка 7 та розміщений кільцевий буртик 9, за допомогою якого рідина отримує в прикордонному шару додаткову турбулентність. При цьому в режимі витіснення досягається активна взаємодія реагентів, які під дією відцентрових сил та розрідження диспергується в об'єм, що перемішується. Виконаний скіс тильної частини лопаті під кутом 15-60° приводить до збільшення насосної продуктивності в режимі самоусмоктування за рахунок зміни режиму витоку газорідинного потоку з порожнини лопатей 6 в середовище, що перемішується в об'ємі апарата. Далі газорідинний реакційний потік диспергується в об'єм апарата, при цьому проходить інверсія фаз, і додаткове перемішування з середовищем, що знаходиться в об'ємі апарата - це приводить до значного підвищення інтенсивності взаємодії між газовим і рідинним реагентами. Для швидких екзотермічних реакцій, наприклад, як реакція сульфірування алкілбензолів газоподібним сірчаним ангідридом, такий засіб проведення процесу дозволяє проводити процес сульфірування в лагідному температурному режимі тому, що спочатку реакція починається в режимі, коли рідина (алкілбензол) диспергується в газову суміш сірчаного ангідриду та повітря, а потім ця реакційна суміш диспергується в об'єм, що перемішується. При цьому проходить інверсія фаз та інтенсивний теплообмін, який дозволяє проводити процес сульфірування в лагідному температурному режимі. Підтримка температури основної маси продуктів реакції може здійснюватися відомими засобами. Джерела інформації: 1. А.С. № 446294 (СССР). Смеситель/ Н.И. Парафенко, В.Я. Стороженко и др. 1972, бюл. № 5. 2. А.С. № 394074 (СССР). Устройство для смешения жидкостей/ Н.И. Парафенко, М.Я. Розкин. 1973, бюл. № 38. 3. Патент України № 60097. Пристрій для перемішування рідин./ Шабрацький В.І., Бєлкін Д.І. і інші. 2011, бюл. № 11. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 1. Самоусмоктувальна мішалка для проведення газорідинних реакцій, що містить порожнистий ротор з осьовими вхідними каналами, які з фронтальної сторони мають округлу або похилу площину, радіальні порожнисті лопаті з вихідними отворами, порожнина яких з'єднана з порожниною ротора, яка відрізняється тим, що для інтенсифікації масообміну між газовим реагентом і рідиною всередині ротора розміщена ежекційна перегородка, яка поділяє порожнину ротора на дві частини, виконана у вигляді плоского диска із скошеною з верхньої сторони кромкою, а з нижньої сторони диск закінчується кільцевим буртиком, поділяє вхідний канал лопаті в співвідношенні 1:5-1:2. 2 UA 87666 U 5 2. Самоусмоктувальна мішалка за п. 1, яка відрізняється тим, що торець порожнистої лопаті має скіс з тильної сторони лопаті під кутом 15-60°. 3. Самоусмоктувальна мішалка за пп. 1, 2 яка відрізняється тим, що на нижній частині ежекційної перегородки розташовані направляючі елементи, виконані у вигляді пластинок, що мають форму прямокутника або трикутника, або 1 4 твірної частини еліпса. 4. Самоусмоктувальна мішалка за пп. 1, 2, 3, яка відрізняється тим, що направляючі елементи беруть початок з центру обертання, установлені в радіальному напрямку і периферійними крайками з'єднані з крайками вхідних отворів по тильній стороні порожнистих лопатей. 3 UA 87666 U 4 UA 87666 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5