Перемешивающее устройство

Союз Советск ниСоциалистическииРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 912249(51), Кл. В 01 Р 5/16 Гооударстааииый комитет оо делам изобретеииР и открытий(72) Авторы изобретения И.Г.Осинный, В.М,Задорский и Е.А.БаровиЪ -Днепропетровский ордена Трудового Красного Знаменихимико-технологический институт им. Ф.Э,Дэержинского(54) ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к устройст вам турбинного типа для перемешивания и может быть использовано для перемешивания жидких сред в реакционных аппаратах химической, биохимической, микробиологической,промышленности.Известны устройства для перемеши. вания жидких сред турбинного типа в которых для интенсификации процес. са мешалка снабжена дополнительными лопастями, установленными по обе стороны разделительного диска 11 ;43 .Однако эти устройства не позволяют эффективно проводить процесс смешения вследствие того, что циркуляционные потоки, создаваемые верхним и нижним перемешивающим устройством, недостаточно интенсивно перемешиваются друг с другом, что снижает скорость процесса массопередачи.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является перемеши-.вающее устройство, состоящее из валас укрепленным на нем разделительнымдиском, верхних и нижних лопастей,расположенных на нем, покровных дисков, лежащих на лопастях и имеющихсмещенные один относительного другого выступы г 1.Однако это устройство не обеспечивает достаточно интенсивное перемешивание жидких компонентов в реакционном объеме, имеет низкие массообменные характеристики вследствиетого, что потоки жидкости верхнегои нижнего циркуляционных контуров, 15создаваемые при работе устройства,взаимодействуют между собой лищьв плоскости перемешивающего устройства, а так как градиент абсолютной 20скорости потоков в этой зоне равеннулю, взаимное перемешивание этихциркуляционных потоков незначительно. Радиальные выступы покровныхдисков незначительно изменяют потен912249 циальное течение сходящих с дисковпотоков, сообщая лишь части потока,истекающего из межпластных каналов,осевую составляющую скоростиЦелью изобретения является увеличение эффективности перемешиванияи интенсификация массообмена путемконтактирования потоков в высокоградиентном поле сдвигающих усилий иперераспределения жидкости в циркуляционных контурах,Поставленная цель достигаетсятем, что в перемешивающем устройстве, содержащем вал, закрепленныйне нем разделительный диск с верхним 5и нижними радиальными лопастями, расположенными на его торцовых поверхностях, верхний и нижний покровныедиски, лежащие на лопастях и выполненные с выступами, смещенными одинотносительно другого, верхние и нижние лопасти выполнены загнутыми впротивоположных направлениях и наклоонены под углом а равным 30-65 кразделительному диску, а выступы покровных дисков выполнены с профилированными отбортованными краямиНа фиг. 1 изображено перемешивающее устройство, общий вид; на Фиг.2 разрез А-А на Фиг, 1 (вид и размещение верхних лопастей и выступов нанижнем диске, а верхний покровныйдиск условно не показан); на Фиг.3 разрез Б-Б на фиг, 1 (вид и размещение нижних лопастей и выступов на35верхнем диске, нижний покровный дискусловно не показан); на фиг, 4 - разрез В-В на фиг, 2. Устройство состоит из корпуса 1 аппарата, вала 2, на котором жестко закреплен разделительный диск 3, На разделительном диске 3 закреплены верхние лопасти 4, загнутые вперед по ходу вращения, и нижние лопасти 5, загнутые назад. Верхние и нижние лопасти 4 и 5 наклонены к разделительному диску 3 под углом а равным 30- 65 На верхних лопастях 4 расположен верхний покровный диск 6, на нижних лопастях 5 - нижний покровный диск 7. Верхний и нижний диски имеют выступы 8, выполненные с профилированными отбортованными краями. Выступы 8 смещены в верхнем 6 и нижнем 7 покровных дисках на полшага. На корпусе 1 закреплены верхний 9 и нижний 10 коллекторы для подвода реак ционных компонентов. 4Устройство работает следующимобразом.Исходные реакционные компонентычерез подводящие коллекторы 9 и 10и реакционная смесь через кольцевоепространство между покровными дисками 6 и 7 и коллекторами 9 и 10 поступают в межлопастное пространствоперемешивающего устройства. При вращении перемешивающего устройства лопасти 4 и 5, взаимодействуя с жидкостью, сообщают ей кинетическуюэнергию. Таким образом, из межлопастных каналов между разделительнымдиском 3 и верхним покровным 6 и разделительным диском 3 и нижним покровным 7 диском происходит высокоскоростное истечение компонентов.Полная скорость истекающих из меж 1;лопастных каналов потоков С и Соравна векторной сумме окружной О иотносительной Й скорости,С = О+ Я,; С, == О + И,.Вследствие того, что верхние лопасти 4 загнуты вперед, а нижние лопасти 5 назад, векторы С и С полныхскоростей жидкости, истекающей изверхнего и нижнего межлопастного пространства, образуют между собой угол- а - УЧ (Фиг. 2 и 3)Углы ри у в свою очередь определяютсяпрофилем лопастей, т,е. углом атакилопастей Я и , Например, углы Яи з , определенные из параллелограммов скоростей при известных С,С, И, Ид. по ФормуламИ. = ОС - 2 ОС со 51-: у+Ц - 2 УС. рпри Я=1 40,Я=20, имеют значения -1 40,РАЙ=86, следовательно ). = 72 ф.При контактировании двух потоковжидкости градиент изменения их скорости определяется по формуледСогай С =з.1 п.с 1 гВ отличие от известного, где (=О,в предлагаемом устройстве Ос 0490вследствие чего на выходе из межлопастных каналов наблюдается контактирование потоков с высокими градиентами скоростей, что приводит к интенсивной турбулизации потоков.При перемешивании ньютоновскихжидкостей возникающие при этом касательные напряжения определяются формулой 1 =И угад С,где я - коэффициент динамической вязкости,Формула изобретения 5 9122В условиях интенсивной турбулизации коэффициент массоотдаци Ьсвязан с касательными напряжениями . зави- симостью где Ч - коэффициент, равный 1-2,д - плотность среды,Ч - средняя скорость потоков.Следовательно, вследствие того,цто при работе предлагаемого устройства увеличиваются касательные напряжения в жидкой фазе, повышается коэффициент массоотдачи и скорость мас.сопереноса в целом,Так как верхние и нижние лопастинаклонены к диску под углом сС , равным 30-65 (фиг. 4)то потоки истекают из межлопастных каналов закрученными относительно оси межлопастных каналов в противоположные стороны, что способствует вовлечению впроцесс перемешивания и массопередаци всех слоев жидкости. При .углахнаклона лопастей меньших 35 значительно увеличиваются гидравлические потери в межлопастных каналах,30что снижает эффективность работыустройства, при углах наклона больших 65 О существенно уменьшается окружная составляющая скорости вращательного движения жидкости относитель.но оси каналов.35Полностью перемешенная гомогеннаясреда с высокой скоростью обтекаетпрофилированные отбортованные выступы 8 верхнего 6 и нижнего 7 покров 40ных дисков, которые сообщают ей осевую составляющую. Таким образом происходит перераспределение жидкостииз верхнего циркуляционного контурав нижний и наоборот, цто способствует интенсификации процесса перемеши 45вания в реакторе ликвидации байпасных линий, уменьшению степени сегретации компонентов и повышению качества получаемого продукта.50 Предлагаемое устройство позволяет значительно увеличить скорость массопередачи жидких компонентов и интенсифицировать таким путем реак. ционные процессы.Ожидаемый экономический эффект за счет интенсификации процессов перемешивания и массопередачи и увеличения нагрузки по жидкости на реактор нитрования составляет 10 тыс,р, в год в расчете на один реактор. Перемешивающее устройство, содержащее вал, закрепленный на нем разделительный диск с верхними и нижнимирадиальными лопастями, расположенными на его торцовых поверхностях, верхний и нижний покровные диски, лежащие на лопастях и выполненные с выступами смещенными один относительно другого, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью увеличения эффективности перемешивания и Обеспеченияинтенсификации массообмена путем контактирования потоков в еысокоградиентном поле сдвигающих усилий и перераспределения жидкости в циркуляционных контурах, верхние и нижние лопасти выполнены загнутыми в противоположных направлениях и наклонены подуглом ссравным 30-65", к разделительному диску, а выступы покровныхдисков выполнены с профилированнымотбортованными краями,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Л.1975 с.53-562. Авторское свидетельство СССРИ 526377 кл, В 01 Г 5/16, 1974.3. Авторское свидетельство СССРУ 648249, кл. В 01 Г 5/16, 1974,4, Патент ФРГ И 1275511кл. 12 е 4/01, 1969,5 Авторское свидетельство СССРй 394074, кл. В 01 Р 5/16, 1971,