Роторный аппарат

(я)ю В ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Тамбовский институт химического машиностроения72) В.М. Червяков, Е.С. Шитиков, Ю.В. Воробьев, М,А. Промтов и В.А. Колдин53) 621,929,9(088.8)(57) Изобретение относится к устройствамдля создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано в химической, нефтяной,машиностроительной, пищевой и других отраслях народного хозяйства для проведения и интенсификации различныхфизико-химических, химических, биологических и тепломассообменных процессов в сизобретение относится к устройствам оздания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано в химической, нефтяной, машиностроительной, пищевой и других отраслях народного хозяйства для проведения и интенсификации различных физико-химических, химических, биологических и тепломассобменных процессов в системах жидкость-жидкость и твердое- жидкость,Известен роторный аппарат, в котором отверстия статора расположены под острым углом к отверстиям ротора по направлению его вращения. Интенсификация технологических процессов в этом аппарате достигается за счет увеличения интенсивности акустических колебаний, вызывающих инстемах жидкость-жидкость и твердое- жидкость. Изобретение позволяет интенсифицировать процессы диспергирования и тепломассообмена за счет увеличения интенсивности акустических колебаний, Это достигается тем, что в роторном аппарате, содержащем корпус с крышкой и патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках и камеру озвучивания, каналы в статоре выполнены в виде чередующихся друг с другом глухих и сквозных каналов, глухие каналы снабжены дополнительными каналами, соединяющими их с патрубком входа среды и расположенными в крышке аппарата, при этом гР = мс,п = 1, 2, 5 (нечетный ряд чисел), при гРгс и ге= и лр, и =1,2,3,4простой ряд чисел), при ге гР, где гР - число каналов в роторе, а гс - число каналов в статоре. 3 ил. 1 табл,тенсивную кавитацию. Увеличение интенсивности акустических колебаний определяется тем, что передние кромки отверстия . на внешней поверхности ротора и задние кромки на внутренней поверхности стагора выполнены скругленными.Недостатком этой конструкции являет- Ь ся малое время пребывания обрабатывае- (Л мой.среды в аппарате,Известен роторный аппаратсодержащий корпус со штуцерами ввода и вывода компонентов, коаксиально установленны 9 в нем ротор и статор в виде цилиндров с отверстиями и дополнительным перфорированным диском, установленным на валу ротора, отверстия в котором совпадают с отверстиями в донной части статора.Основной недостаток этого аппарата - это большие энергозатраты при функционировании.Наиболее близким к изобретению является роторный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках камеры озвучивания и привод, причем каналы стэтора имеют 10 криволинейную форму, и через него можно провести хотя бы одну прямую, не касающуюся его боковых стенок, при этом отрезок прямой, ограниченный входными и выходным отверстиями канала, равен шиность каналов и возникающий в аппарате автоколебэтельный резонансный) режим работы позволя;от повысить экономичность и интенсифицировать технологический и роцесс.Однако время пребывания обрабатываемой среды в этом аппарате недостаточно.Общим недостатком известных роторных аппаратов является наличие "холостого хода", т,е, времени работы, когда каналы статора перекрыты промежутками между каналами ротора. В этот момент возникают транзитные течения через радиальный зазор между ротором и статором, уменьшаю 30 щие коэффициент модуляции потока и, в конечном счете, уменьшающие интенсивность акустических колебаний.Цель изобретения - интенсификация процессов диспергировэния и тепломассообмена зэ счет увеличения интенсивностиакустических колебаний,Поставленная цель достигается тем, что в роторном аппарате, содержащем корпус с крышкой и патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор., с каналами в боковых стенках и камеру озвучивания, каналы в статоре выполнены в виде чередующихся друг с другом глухих и сквозных каналов, глухие каналы снабжены дополнительными каналами, соединяющими их с патрубком входа среды и расположенными в крышке аппарата, при этом гр=пгс, и - 1, 3, 5,. (нечетный ряд чисел), при гргс и гс = пгр, п = 1, 2, 3, 4(простой ряд чисел), при гс) гр, где гр. - 50 число каналов а роторе, гс - число каналовв статоре.На фиг. 1 изображен роторный аппарат,продольный разрез, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б - Б на фиг, 2. Роторный аппарат содержит корпус 1 с патрубком выхода 2, крышку 3 с коаксиально расположенным патрубком входа 4,скрепленную с корпусом 1, статор 5 с глухими каналами 6 в боковой стенке, соединенрине камеры озвучивания. Криволиней ными дополнительными каналами 7, расположенными в крышке 3, с патрубком входа 4, и сквозными каналами 8, ротор 9 с каналами 10 в боковых стенках, камеру озвучиванин 11, образованную корпусом 1, крышкой 3 и статором 5.Аппарат работает следующим образом.Обрабатываемая среда поступает через патрубок 4 самотеком в полость ротора 9. Затем возможны два случая следования среды, В первом случае, когда каналы ротора 10 совпадают со сквозными каналами стэтора 8, среда под действием статического напора и центробежных сил проходит через каналы 10 и 8 а камеру озвучивания 11 и выводится из аппарата через патрубок 2, Во втором случае, когда каналы ротора 10 совпадают с глухими каналами статора 6 среда через каналы 10, 6, 7 поступает в патрубок входа 4. Глухие каналы 6 расположены равном рно между сквозными каналами 8, поэтому при вращении ротора 9 происходит поочередная реализация двух случаев движения обрабатываемой среды.Известно, что автоколебательные и резонансные режимы работы позволяют более полно использовать энергию колебаний. С целью повышения интенсивности акустических колебаний за счет возникновения автоколебательного резонансного режима работы, предложено предварительно модулировать поступающий поток обрабатываемой среды с частотой, равной частоте, генерируемой аппаратом. Это достигается тем, что в период "холостого хода" аппарата, т.е. при перекрытии сквозных каналов статора промежутками между отверстиями ротора, среда через глухие и дополнительные каналы подается нэ вход аппарата. Таким образом, предварительно поомодулированная среда поступает в полость ротора и при открытии сквозных отверстий статора выходит в камеру озвучивания, подвергаясь вторичной модуляции. При этом происходит возрастание амплитуды акустических колебаний, Необходимым условием усиления амплитуды колебаний является равенство частот, генерируемых первичным и вторичным модуляторами, В роторных аппаратах частота акустических колебаний зависит от угловой частоты вращения ротора и числа каналов, следовательно, в предлагаемой конструкции необходимо соблюдение равенства числа глухих и сквозных каналов статора. Кроме того, необходимо поочередное открытие глухих гс и сквозных гс отверстий статора, так как при одновременном их .открытии только часть среды модулируется в глухих каналах и поступает на вход аппарата. Другая, большая часть(за счет разных гидравлических сопротивлений сквозных и глухих каналов) проходит в камеру озвучивания, подвергаясь только однократной модуляции, Для выполнения изложенных условий и условия синфазного открытия каналов методом графического моделирования получены следующие соотношения между числом отверстий ротора гр и статора гс В случае гргс, гр = пгс, и = 1, 3, 5, (нечетный ряд чисел); в случае гр гс ге= пгр, и = 1, 2, 3, 4 (простой ряд чисел).Для каждого технологического процесса существует вполне определенная оптимальная частота налагаемых акустических колебаний, при которой он протекает наиболее быстро и качественно, т.е. в существующих конструкциях невозможно сократить время "холостого хода" простым увеличением числа каналов (изменится частота колебаний), 8 предлагаемой конструкции при неизменной частоте колебаний значительно уменьшается время "холостого хода" за счет наличия глухих и дополнительных каналов в статоре и, следовательно, уменьшается транзитное течение, за счет чего также растет интенсивность акустических колебаний. Таким образом, в предлагаемом аппарате более полно используется рабочее время, т.е, повышается его КПД.К преимуществам предлагаемой конструкции также следует отнести увеличение времени пребывания обрабатываемой среды в аппарате за счет ее прохождения через глухие и дополнительные каналы в период "холостого хода", Это способствует интенсификации технологического процесса.Была проведена экспериментальная проверка предложенной конструкции. В качестве типового технологического процесса массообмена взят процесс растворения природной соликамской соли хлористогонатрия, Эффективность процесса растворения характеризуется временем, необходимым для получения концентрации5 насыщения, т.е, той концентрацией соли врастворителе, выше которой невозможнополучить раствор.Некоторые результаты сравнения эффективности предлагаемого. и аппарата 10 прототипа приведены в таблице. Времяполучения концентрации насыщения характеризует скорость проведения процесса,чем выше скорость (меньше время), тем интенсивнее протекает массообмен, Испыта 15 ния проводились при различных режимахработы, регламентируемых давлением в камере озвучивания аппарата,В результате испытаний установлено,20 что время до получения концентрации насыщения снизилось на 30-40 . Формула изобретенияРоторный аппарат, содержащий корпус25 с крышкой и патрубками входа и выходасреды, концентрично установленные в немротор и статор с каналами в боковых стенках и камеру озвучивания, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью интенсификации30 процессов диспергирования и тепломассообмена за счет увеличения интенсивностиакустических колебаний, каналы в статоревыполнены в виде чередующихся друг с другом глухих и сквозных каналов, глухие кана 35 лы снабжены дополнительными каналами,соединяющими их с патрубком входа средыи расположенными в крышке аппарата, приэтом гр = пгс, и = 1, 3, 5, (нечетный рядчисел), при гр г, и г = пгр, и = 1, 2,3,4,40 (простой ряд чисел), при гсгр, где гр - числоканалов в роторе; гс - число каналов в статоре,1719045 4-А ктор М.Товтин каз 722 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва,Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 оставитель В,Зенко ехред М,Моргентал фигректор А,Осауленко