Аппарат для перемешивания многофазных сред

(54) (МНОГОФУ 140тем,тивнодополней цверхи ийсяя эффеквания, оней и нижхимипри этдинена с с п упин,валами периферий соединенные смешалок 1,Недостатко известного аппарат аточно высокая эфется недо ность перемешивани ся пов етения явля ности проце Целью изобр ет ы шение эффектив ссмешивания.Поставленная цель достигается тем, что аппарат для перемешивания многофазных сред, содержащий корпус с крышкой, патрубки загрузки и выгрузки, приводной вал, соединенный посредством планетарной передачи с валами мешалок, размещенных по периферии корпуса, в котором планетарная передача выполнена в виде закрепленного на приводном валу входного поводка с шатунами, соединенными посредством кривошипов с сателлитами, кинематически связанными с а переа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт проблем механикАН СССР и Московский институческого машиностроениякой технологии, предназначается для интенсификации массообменных процессов в жидких средах и является усо вершенствованием известного аппар та по авт. св. У 1407529.Известен аппарат для перемешивния многофазных сред, содержащий корпус с крьппкой, патрубки загрузки и выгрузки, приводной вал, соединенный посредством планетарной передачи с валом мешалок, размещенных по периферии корпуса, в котором планетарная передача выполнена в виде закрепленного на приводном валу входного поводка с шатунами, соединенными посредством кривошипов с сателлитами, кинематически связанными с неподвижным зубчатым колесом и выходным поводком, в опорах которого расположены валы сателлитов, жестко 7) АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕМЕАЗНЫХ СРЕД по авт.529, о т л и ч а юто, с целью повышенти процесса перемешинительно снабжен вернтральными мешалкамия мешалка жестко соным поводком, а нижнпк валом, з14неподвижным зубчатым колесом и выходным поводком, в опорах которого расположены валы сателлитов, жестко соединенные с валами периферийных мешалок, дополнительно снабжен верхней и нижней центральными мешалками, при этом верхняя мешалка жестко соединена с выходным поводком, а нижняя - с приводным валом.Таким образом, в аппарате создается сложное движение жидкости, .обус ловленное взаимодействием гидродинамических потоков, созданных вращением вокруг своей оси и движением по кругу периферийных мешалок с потоками, созданными центральными ме,шалками. В предлагаемом аппарате уда ется снизить энергоемкость процесса, поскольку большая эффективность ,.перемешивания может быть получена с :помощью мешалок меньшего диаметра, ;в то время как мощность, расходуе:мая на осуществление процесса пере.мешивания, пропорциональна диаметру ;мешалки в пятой степени.Установка двух мешалок на оси (нижняя мешкалка пропеллерная, а верхняя - лопастная или турбинная) приводит к появлению в осевой плоскости двухциркулярного течения и взвешенные в жидкости твердые час.- тицы проходят последовательно через области центральных мешалок и периферийных мешалок, но, так как скорости у этих мешалок различны, то это создает дополнительную разницу скоростей между твердой частицей и жидкостью, что приводит к увеличению интенсивности массообмена. Так твердая частица, находящаяся в потоке, образованном периферийными мешалками, попадает в поток нижней центральной мешалки, у которой скорость вращения отличается от скорости вращения периферийных мешалок, следовательно, в течение некоторого времени скорость движения. частицы и жидкости отличаются. Затем скорость частицы становится равной скорости жидкости, однако к этому времени частица попадает в область верхней мешалки, скорость вращения которой отлична от скорости вращения нижней мешалки, затем из области верхней мешалки частица в потоке попадает в периферийным мешалкам.На фиг. 1 изображена кинематическая схема аппарата для перемешивания 597014многофазных сред; на фиг. 2 - разрезА-А на фиг, 1,Аппарат содержит корпус 1 с крьппкой 2, патрубки загрузки 3 и выгрузки 4, двигатель 5 с приводнымвалом 6, периферийные мешалки 7 ивал с центральной нижней мешалкой8, вращающейся с постоянной угловой скоростью, входной поводок 9,соединенный с шатунами 10 кривошипами 11 и сателлитами 12, в опорахвыходного поводка 13 расположенывалы сателлитов 12, жестко соединенные с валами периферийных мешалок 7, сателлиты 12 кинематическисоединены с неподвижным зубчатымколесом 14. Кроме того, выходнойповодок 13 жестко связан с полымвалом 15, на котором закрепленацентральная мешалка 16, вращающаясяс переменной скоростью,Аппарат работает следующим образом,Вращение вала 6 двигателя 5 передается валу с центральной нижнеймешалкой 8, которая в результатевращается с постоянной угловойскоростью, и входному поводку 9,который, вращаясь вокруг своей оси,передает движение шатунам 10 и через кривошипы 11 кинематически связанным с ним зубчатым сателлитам 12и выходному поводку 13, в опорах которого находятся валы сателлитов 12,За счет того, что кривошипы 11 эк"сцентрично установлены на сателлитах 12, находящихся в зацеплениис неподвижным зубчатым колесом 14,угловая скорость и ускорение зубча 40тых сателлитов 12 и выходного поводка 13 становятся непостоянными вовремени. Движение с внутрицикловымизменением амплитуды и угловой скорости выходного поводка 1 З,передается валам периферийных мешалок 7 иполому валу 15 центральной верхнеймешалки 16.Подобное движение частиц приводитк увеличению диффузионного потокачастицы:С 1 У 1 з- 0,98 (- - ) где Ч - относительная скорость55твердых частиц;П - коэффициент молекулярнойдиффузии;Й - диаметр частицы, 14Оценим увеличение коэффициента массообмена в предлагаемом аппарате для характерного случая процесса производства хлористого серебра (О = 10 см /с, й = 0,05 см). Как показывают расчеты, б Ч = 10 см/с, ЬЧ, = 5 см/с. В аппарате без центральных мешалок ЬЧ, = 3 см/с). Установка центральных мешалок создает интенсивное вторичное течение, что приводит к ликвидации застойных зон. Жидкость периферийными мешалками отбрасывается к центру, где она засасывается нижней мешалкой пропеллер- ного типа и поднимается вверх в 59701 6область верхней мешалки турбинноготипа, где жидкость лопастями верхнеймешалки отбрасывается к периферии5и засасывается периферийными мешалками.Таким образом, отношение диффузионного потока в аппарате с центральными мешалками к диффузионному потоку в аппарате без центральных мешалок оказывается равным 1,18, т,е.эффективность массообменных процессов увеличивается примерно на 18%,возникает интенсивное циркуляционноетечение, которое ликвидирует застойные зоны,