Устройство для резонансных колебаний жидкофазных систем

(я 5 В 01 Р 11/О ГОСУДАРСТВЕНН ВЕДОМСТВО СС (ГОСПАТЕНТ ССС АТЕНТНОЕ . И 3 Е ИЗОБРЕТЕНИ ПИС К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ 17нологичес Аби о ССС85.СССР82.СССР етельс5/00,ельств 1/04,ельств1/0 Ь,онансем 2,(21) 1851824/26(56) 1Авторское свидИф 1315330, кл. В 28 С2, Авторское свидетЛ 971399, кл. В 01 Г 13. Авторское свидетР 701652, кл. В 01 Г 1 Изобретение относится к устройствам для проведения процессов в системах жидкость-жидкость и жидкость- твердое и может быть использовано в химической химико-фармацевтической, микробиологической и других промышленностях для экстракции, перемешивания, выщелачивания и растворения.Известно устройство для резонанс-. ных колебаний жидкофазных систем 1, имеющее вертикальную емкость с размещенными,в ее полости реакционной зоной и состоящей из нижней жидкостной и верхней газовой пульсационной . зоной и резонатора в виде двух эксцентрично расположенных тороидальных упругих элементов, размещенных вверху и внизу реакционной зоны, генератора пульсаций, подсоединенного к нижней жидкостной пульсационной зоне, Одна(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗОНАНСНЫХ КОЛ БАНИЙ ЖИДКОФАЗНЫХ СИСТЕМ(57) В вертикальной емкости с реакционной и пульсационной зонами, упр гими элементами, размещенными равно ,мерно по высоте емкости, штуцерами ввода и вывода исходных коМпонентов и готовых продуктов, генератором пульсаций, соединенным с ее верхней частью, установлены отделяюцая пуль сационную зону от реакционной упругая перегородка и запорный клапан под ней, В результате работы устрой , ства обеспечивается устойчивый резо нансный режим колебаний жидкостного столба. 2 ил.ко работа такого устройства сопровож дается захватом газа в реакционнуюзону из верхней сообщающейся с ней.газовой пульсационной зоны, цто при водит к срыву с резонансного режимаи неустойчивой работе устройства.; Эксцентричное расположение двух тороидальных элементов в верхней и нижней частях реакционной зоны хотя испособствует возникновению циркуляции жидкости в ней, цто приводит кповышению эффективности устройства,Фоднако такая их компоновка не позволяет рассредоточить колеблюцуюся массу, цто ведет к повышенным динамическим нагрузкам на Фундамент и создаетограничения по амплитудам резонансныхколебаний,Известно устройство для резных колебаний жидкофазных систсодержащее вертикальную емкость с размещенными в ее полости реакционной и пульсационной зонами, генератора йульсаций и резонатора в виде за" полненных газом пробирок, образующих насадку в реакционной зоне. 1(онструкция упругих элементов в виде газовых полостей, образующихся в пробирках насадочного слоя, не обеспечивает уС- тойчивого резонансного режима, поскольку возможен выброс газа из них, опасность которого возрастает в условиях резонансного режима по мере увеличения амплитуды колебаний. Помимо этого, насадочный слой имеет достаточно большое сопротивление, что снижает амплитуду резонансных колебаний и эффективность работы устройства.Известно также устройство для резонансных колебаний жидкофазных систем 3, содержащее вертикальную емкость с размещенными в ее полости. реакционной и пульсационной зонами и резонатором в виде упругого элемента в нижней части реакционной зоны. 8 процессе работы этого устройства из пульсационной зоны, Функции которой выполняет свободный газовый слой над жидкофазной смесью, в последнюю происходит активный захват газа в виде пузырек., которые опускаются вниз и дрейфуют около резонатора. 0 увеличением амплитуды колебаний захват газа. возрастает, Это приводит к изменению собственной частоты колебаний системы за счет снижения в газожидкостной смеси скорости звука на 1-2 порядка и, как следствие, к срыву его работы с резонансного режима, и по этой причине невозможности его работы на больших амплитудах колебаний. Размещение резонатора в нижней части приводит к повышенным нагрузкам на фундамент, воспринимающим все ее перепады в колеблющейся массе, что еще в большей степени снижает надежность работы устройства и не позволяет обеспечивать его эффективную работу,Целью изобретения является повышение надежности работы устройства и его эффективности.Поставленная цель достигается тем, что в вертикальной емкости с реакционной и пульсационной зонами, резонатором, штуцерами для ввода и вывода исходных компонентов и готовых.1продуктов, генератором пульсаций, соединенным с ее верхней частью, установлены отделяющая пульсационнуюзону от реакционной упругая перегородка и запорный клапан под ней, а.резонатор выполнен в виде равномерноразмещенных по высоте упругих элемен-тов.При размещении в вертикальной емкости упругой перегородки, отделяю 10 щей пульсационную зону от реакционной, исключается захват газа в последнюю из пульсационной зоны, а также и из ее верхней зоны путем отводагаза с помощью запорного. клапана, установленного,под упругой перегородкой. Благодаря возможности .полногозаполнения полости .реакционной зоныжидкофазной смесью и исключения захвата газа из пульсационной зоны созО даются условия для работыустройствав устойчивом резонансном режиме и безограничения велйчины амплитуды коле";баний жидкоазной смеси, что обеспечивает повышение надежности работыустройства и его эффективности,При распределении упругих элементов с равномерным шагом е по высотереакционной зоны в процессе работы"устройства в плоскостях их размещеЗо ния образуются пучности скорости зву"ковой волны в жидкости, в результатечего колеблющаяся масса жидкости вреакционйой зоне разбивается на области между соседними упругими элементами, причем колебания в каждых ,двух соседних зонах происходят в противофазе. Для полного уравновешивания колеблющихся масс число такихобластей должно быть четным,40 шаг размещения упругих элементов по высоте задается соотношениеми45 где и - число упругих элементов (и == 2, 4, б, , );Н - высота реакционной зоны м;а объем газа в резонаторах определяется какДЕ Я,щ16 р, Н Г фгде р - давление в аппарате, Па,В - диаметр аппарата, м;- плотность жидкости, кгlмз;Г - частота колебаний, Гц.0 результате при одной и той жеамплитуде колебаний динамическая на-грузка на фундамент обратно пропор5 18циональна количеству упругих элемен-тов, Благодаря этому повышается надежность работы устройства, что дела-ет его легкодоступным в эксплуатациии исключает необходимость в его размещении на мощных фундаментах, снижает негативные явления от вибрациина человека и окружающую среду,На фиг.1 изображен общий вид уст-ройства, используемого в качествеэкстрактора.Устройство содержит вертикальную. размещенного под упругой перегородкой 2, упругих элементов 6, равномерно размещенных по высоте реакционнойзоны 4 с шагом с, штуцеров 7-10 дляввода и вывода жйдкофазной смеси, генератор колебаний 11,. Устройство работает следующим образом,. Реакционную зону 4 вертикальной емкости 1 заполняют жидкофазнойтяжелой смесью при открытом запорномклапане 5,через который сбрасывает-ся вытесняемый ею воздух. После полного заполнения реакционной камерытяжелой фазой. ее подача прекращается.и запорный клапан 5 закрывается. Затем включают генератор колебаний,устанавливают необходимую частоту резонансных колебаний жидкостного столба и подают легкую и тяжелую Фазычерез патрубки 7 и 8 и отводят их через патрубки 9 и 10. На фиг,2 изображены варианты выполнения упругихэлементов. Предпочтительным являетсяупругий элемент по фиг.2 г, так как вэтом случае создается дополнительнаяосевая крутка жидкости в реакционнойзоне.При отсутствии захвата газа в реакционную зону собственная частотаколебаний жидкостного столба сохраняется постоянной и резонансный режим.колебаний имеет устойчивый характер,что позволяет использовать широкийдиапазон амплитуд колебаний, благодаря чему возрастает эффективность инадежность устройства. При равномерном распределении упругих элементовпо высоте реакционной зоны колеблю 13547 6 20 и воздействии генератором пульсаций через верхнюю газовую полость пульсационной зоны (камеры), поддерживается устойчивый резонансный режим, благодаря чему возрастает коэффициент мас-.сопереноса в полтора раза снижаются,нагрузка на фундамент и эксплуатационные потери в семь раз.Таким образом, предлагаемое решение позволяет обеспечить устойчивый резонансный режим, повысить надежность работы устройства и его эффек" тивность, снизить нагрузку на фундамент более чем в -полтора раза. 30 формула изобретения. Устройство для резонансных колебаний жидкофазных систем, содержащее,вертикальную емкость с реакционной 40 и пульсационной зонами, упругим элементом, штуцерами для ввода и выводаисходных компонентов и готовых продуктоЬ, генератором пульсаций, соединенным с ее верхней частью, о т 5 л и ч а ю щ е е с я тем что с це. лью повышения надежности в работе;оно снабжено упругой перегородкой,отделяющей пульсационную зону от ре-.акционной, запорным клапаном, уста;50 новленным под перегородкой, и дополнительными упругими элементами, приэтом все упругие элементы равномерноразмещены по высоте реакционной зоны. щаяся масса жйдкофазной .смеси рассредотачйвается, что снйжает нагрузку на фундамент,Пример конкретного выполненйя.При растворении в воде"поваренной,со"ли в вертикальной емкости диаметром0,4 м и высотой 7,0 м эффективное колебательное воздействие, с 1 - А" Г 10 ф,= 0,035 м/с в резонансном режиме достигается при частоте Г = 50 Гц иамплитуде вынужденных: колебаний жидкостного столба А = 0,65 мм. При от-делении реакционной камеры от пульсационной с помощью упругой (резиновой)перегородки, установленной на высоте6,5 м, и размещении 6 упругихэлементов, например, в виде заполненных газом торов объемом Ч = 1,27 10 ф мзПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 1800 Тираж По ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Раувская н исноеоткрытиям при ГКНТ СССРбд. Ы 5