Устройство для резонансных колебаний жидкофазных систем

Устройство для резонансных колебаний жидкофазных систем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В вертикальной емкости с реакционной и пульсационной зонами, упругими элементами, размещенными равномерно по высоте емкости, штуцерами ввода и вывода исходных компонентов и готовых продуктов, генератором пульсаций, соединенным с ее верхней частью, установлены отделяющая пульсационную зону от реакционной упругая перегородка и запорный клапан под ней. В результате работы устройства обеспечивается устойчивый резонансный режим колебаний жидкостного столба. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s()s В 01 F 11/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- ии . И"@я

ГОСУДАРСТВEHHOE ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4851824/26 (22) 16 ° 07 ° 90 (46) 07.05.93. Бюл. У 17 (71) Ленинградский технологический . инс-гйгут им. Ленсовета (72) Г.И.Островский, P.Ø.Абиев и Е.Г.Аксенова (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 1315330, кл. В 28 С 5/00, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 971399, кл. В 01 F Il/04, 1982. . 3. Авторское свидетельство CCCP

Р 701652, кл, В 01 F 11/04, 1976.

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов в системах жидкость-жидкость и жидкостьтвердое 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„„Я „„1813547 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗОНАНСНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЖИДКОФАЗНЫХ СИСТЕМ (57) В вертикальной емкости с реакционной и пульсационной зонами, упругими элементами, размещенными равно,мерно по высоте емкости, атуцерами ввода и вывода исходных коМпонентов и готовых продуктов, генератором пульсаций, соединенным с ее верхней частью, установлены отделяюцая пульсационную зону от реакционной упругая перегородка и запорный клапан под ней. В результате работы устрой, ства обеспечивается устойчивый резонансный режим колебаний жидкостного столба. 2 ил. \ ко работа такого устройства сопровож дается захватом газа в реакционную зону из верхней сообщающейся с ней газовой пульсационной зоны, что при водит к срыву с резонансного режима и неустойчивой работе устройства.

; Эксцентричное расположение двух тороидальных элементов в верхней и ниж- CH ней частях реакционной зоны хотя и Д способствует возникновению циркуля ции жидкости в ней, что приводит к ловивенил эффективности устройства, )ив

I однако такая их компоновка не позво- .д ляет рассредоточить колеблюцуюся массу, что ведет к повышенным пинамическим нагрузкам на Фундамент и создает ограничения по амплитудам резонансных колебаний.

Известно устройство для резонансных колебаний жидкофазных систем (2) в 1813547 содержащее вертикальную емкость с размещенными в ее полости реакционной и пульсационной зонами, генератора пульсаций и резонатора в виде заполненных газом пробирок, образующих насадку в реакционной зоне. Конструкция упругих элементов в виде газовых полостей, образующихся в пробирках насадочного слоя, не обеспечивает уСтойчивого 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. В 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 дрейфу:от около резонатора. С 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. продуктов, генератором пульсаций, соединенным с ее верхней частью, установлены отделяющая пульсационную зону от реакционной упругая перегородка и запорный клапан под ней, а. резонатор выполнен в виде равномерно размещенных по высоте упругих элемен- тов.

При размещении в вертикальной емкости упругой перегородки, отделяю10 щей пульсационную зону от реакционной, исключается захват газа в последнюю из пульсационной зоны, а так-. же и из ее верхней зоны путем отвода. газа с помощью запорного. клапана, установленного,под упругой перегородкой. Благодаря возможности .полного заполнения полости .реакционной зоны " жидкофазной смесью и исключения захвата газа из пульсационной зоны соз20 даются условия для работы устройства в устойчивом резонансном режиме и без ограничения велйчины амплитуды коле"; баний жидкофазной смеси, что обеспечивает повышение надежности работы устройства и его эффективности.

При распределении упругих элементов с равномерным шагом t no высоте реакционной зоны в процессе работы" устройства в плоскостях их размещеgg ния образуются пучности скорости зву" ковой волны в жидкости, -в результате чего колеблющаяся масса жидкости в реакционйой зоне разбивается на области между соседними упругими элементами, причем колебания в каждых двух соседних зонах происходят в противофазе. Для полного уравновешива- ( ния колеблющихся масс число таких областей должно быть четным.

4g Иаг размещения упругих элементов по высоте задается соотношением

Н

t и где n — число упругих элементов (n =

=2,4,6, ...);

Н - высота реакционной зоны, м; а объем газа в резонаторах определяется как

16 ip+ Н f где p - давление в аппарате, Па, D - диаметр аппарата, м;

P„- плотность жидкости, кгlмз;

f - частота колебаний, Гц, В результате при одной и той же амплитуде колебаний динамическая на- грузка на фундамент обратно пропор5 18 циональна количеству упругих элемен- тов. Благодаря этому повышается надежность работы устройства, что дела- ет его легкодоступным в эксплуатации и исключает необходимость в его размещении на мощных фундаментах, снижает негативные явления от вибрации на человека и окружающую среду, На фиг.1 изображен общий вид уст- ройства, используемого в качестве экстрактора.

Устройство содержит вертикальную

:емкость 1. с упругой перегородкой 2, отделяющей пульсационную зону 3 от реакционной 4, запорного клапана 5, . размещенного под упругой перегородкой 2, упругих элементов 6, равномерно размещенных по высоте реакционной зоны 4 с шагом t, штуцеров 7-10 для ввода и вывода жйдкофазной смеси, генератор колебаний 11. . Устройство работает следующим образом.. Реакционную зону 4 вертикальной емкости 1 заполняют жидкофазной тяжелой смесью при открытом запорном клапане 5, через который сбрасывает- . ся вытесняемый ею воздух. После полного заполнения реакционной камеры тяжелой фазой. ее подача прекращается. и запорный клапан 5 закрывается. 3атем включают генератор колебаний, устанавливают необходимую частоту ре зонансных колебаний жидкостного столба и подают легкую и тяжелую фазы через патрубки 7 и 8 и отводят их через патрубки 9 и 10. На фиг.2 изображены варианты выполнения упругих элементов . Предпочтительным является упругий элемент по фиг.2г, так как в этом случае создается дополнительная осевая крутка жидкости в реакционной зоне.

При отсутствии захвата газа в реакционную зону собственная частота колебаний жидкостного столба сохраняется постоянной и резонансный режим колебаний имеет устойчивый характер, что позволяет использовать широкий диапазон амплитуд колебаний, благодаря чему возрастает эффективность и надежность устройства. При равномерном распределении упругих элементов по высоте реакционной зоны колеблюI

Таким образом, предлагаемое решение позволяет обеспечить устойчивый резонансный режим, повысить надежность работы устройства и его эффективность, снизить нагрузку на фундамент более чем в-полтора раза.

Формула изобретения. Устройство для резонансных колебаний жидкофазных систем, содержащее . .Ъ вертикальную емкость с реакционной

40 и пульсационной зонами, упругим элементом, штуцерами для ввода и вывода исходных компонентов и готовых продуктоЬ, генератором пульсаций, сое.диненным с ее верхней частью, о т

45 л и ч а Io щ е е g я тем, что, с целью повышения надежности в работе, I оно снабжено упругой перегородкой, отделяющей пульсационную зону от реакционной, запорным клапаном, уста.50 новленным под перегородкой, и дополнительными упругими элементами, при . этом все упругие элементы равномерно размещены по высоте реакционной зоны.

13547 6 щаяся масса жйдйофазной .смеси рассредотачйвается, :что снйжает нагрузку на фундамент.

Пример конкретного выполненйя.

При растворении в воде"поваренной,со.ли в вертикальной емкости диаметром

0,4 м и высотой 7,0 м эффективное колебательное воздействие, с I - А" f

= 0,035 м/с в резонансном режиме достигается при частоте f = 50 Гц и амплитуде вынужденных: колебаний жидкостного столба А = 0,65 мм. При от- делении реакционной камеры от пульсационной с помощью упругой (резиновой) перегородки, установленной на высоте

6,5 м, и размещении 6 упругих элементов, например, в виде заполненных газом торов объемом Ч = 1,27 .10 M3

20 и воздействии генератором пульсаций через верхнюю газовую полость пульсационной зоны (камеры), поддерживается устойчивый резонансный режим, благодаря чему возрастает коэффициент мас-.

25 сопереноса в полтора раза-,, снижаются ,нагрузка на Фундамент и эксплуатаци-! онные потери в семь раз.

1813547

Составитель Л.Белянова

Редактор З.Хорина Техред М.Моргентал Корректор А.Мотыль

Заказ 1800 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, >l(-35, Раувская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101