Устройство для перемещения и аэрациижидкости

Устройство для перемещения и аэрациижидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1п1827542, ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.06.79 (21) 2780836/28-13 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (51) М. К .

С 12М 1/04

Государственный комитет (53) УДК 663.14 (088.8)

° - по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (12) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ И АЭРАЦИИ

ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к устройствам для смешивания жидкости с газом и может быть использовано в производствах микробиологического синтеза, например, в качестве аэрирующих устройств в ферментационных аппаратах различного назначения.

Известно устройство для перемешивания и аэрации жидкости в ферментерах, содержащее ионические тарелки, установленные 10 с образованием между ними кольцевого сопла, и расположенную с зазором между ними газовую турбину (1). Известное устройство является наиболее близким техническим решением к изобретению. 15

Недостаток этого устройства заключается в том, что газожидкостная смесь, выбрасываемая из него в виде плоской узкой круговой струи, слабо диспергируется в окружающем объеме жидкости. Перемешива- 20 ние происходит пассивно, только за счет подъемной силы пузырьков газа, изменяющей их траекторию с горизонтальной на вертикальную (снизу вверх) . Объемы культуральной жидкости, расположенные вне 25 траектории движения пузырьков газа, испытывают недостаток в кислороде.

Целью изобретения является интенсификация массообмена между газом и культуральной жидкостью, 30

Для этого вокруг сопла в зоне выхода газожидкостной смеси размещен по крайней мере один кольцевой диск, снабженный лопатками и служащий для расширения потока и дополнительного диспергирования пузырьков газа. Лопатки могут представлять собой пластины, размещенные с образованием между ними и плоскостью диска острого угла, вершина которого направлена в сторону вращения диска. Лопатки могут быть выполнены из упругого металла.

На фиг. 1 изображено устройство для перемешивания и аэрации жидкости, разрез; на фиг. 2 — то же, вид в плане; на фиг.

3 — вариант вертикального расположения лопаток; на фиг. 4 — вариант наклонного расположения лопаток по отношению к диску; на фиг. 5 — вариант выполнения лопаток из материала диска; на фиг. 6 — вариант выполнения устройства с двумя кольцевыми дисками.

Устройство содержит две внешние конические тарелки 1 и 2, обращенные основаниями друг к другу и установленные с образованием между ними кольцевого сопла.

Тарелки 1 и 2 скреплены вместе с помощью пластин 3. С помощью этих же пластин 3 внутри устройства укреплена газовая турбина 4, состоящая из двух усеченных кону827542 сов 5 и 6 меньшего размера, обращенных основаниями друг к другу и скрепленных между собою пластинами 7. В вершине одного из внутренних конусов 6 расположен патрубок 8 для входа газа, а в вершине другого — ступица 9 для крепления устройства на валу 10. В вершинах внешних конических тарелок 1 и 2 выполнены патрубки 11 и 12 для входа жидкости. По периметру устройства на выступающей части лопаток 3 жестко закреплен кольцевой диск 13, снабженный наружными лопатками 14 специального профиля.

Профиль лопаток 14 выбирается в зависимости от реологических свойств среды и желаемого эффекта перемешивания, Они могут быть выполнены из плоских прямоугольных пластин, укрепленных перпендикулярно плоскости кольца 13, или из пластин, согнутых под острым углом и укрепленных вершиной угла в сторону вращения. Возможно выполнение лопаток 14 заодно.с кольцевым диском 13 путем проштамповки (-образных отверстий и отгибания отштампованных участков поочередно вверх и вниз под некоторым углом. Возможно выполнение устройства для перемешивания и аэрации жидкости с двумя плоскими кольцами 15, снабженными лопатками 16. При этом каждое из колец 15 крепится по периметру внешних конических тарелок 1 и 2. Для более эффективного диспергирования пузырьков лопатки могут быть выполнены упругими, способными колебаться под напором жидкости.

Устройство для смешивания жидкости с газом работает следующим образом.

С пуском устройства культуральная жидкость поступает внутрь через патрубки 11 и 12, а газ подсасывается через.патрубок 8.

Обтекая газовую турбину 4, жидкость у периметра конусов 5 и 6 создает разрежение и смешивается с подсасываемым газом, Газожидкостная смесь выбрасывается из устройства через кольцевое сопло между коническими тарелками 1 и 2 и попадает на лопатки 14, 16, под воздействием которых узкий поток газожидкостной смеси дробится и расширяется, При этом экспериментально установлено, что потоки, сходящие с лопаток 14, 16 в радиальном направлении, по мере движения меняют горизонтальное направление, направляясь вверх и вниз, затем на некотором удалении от плоскости вращения устройства потоки устремляются обратно к оси вращения, образуя

5 таким образом замкнутые контуры циркуляции, охватывающие весь объем жидкости, окружающей устройство.

Таким образом, благодаря размещению по периферии устройства дополнительных

10 наружных лопаток 14, 16 обеспечивается эффективное дробление пузырьков газа, диспергирование их в окружающем устройство объеме культуральной жидкости, что, в свою очередь, приводит к более равно15 мерному насыщению кислородом всего объема жидкости и создает во всех точках объема оптимальные условия для обмена фаз, что обеспечивает более высокую эффективность изобретения по массопередаче в сравнении с прототипом.

Формула изобретения

1. Устройство для перемешивания и аэрации жидкости в ферментерах, содержащее конические тарелки, установленные с образованием между ними кольцевого сопла, и расположенную с зазором между ними газовую турбину, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью интенсификации массообмена между газом и культуральной жидкостью, вокруг сопла в зоне выхода газожидкостной смеси размещен по крайней мере один кольцевой диск, снабженный лопатками и служащий для расширения потока и дополнительного диспергирования пузырьков газа.

2. Устройство по п. 1, отличающее40 ся тем, что лопатки представляют собой пластины, размещенные с образованием между ними и плоскостью диска острого угла, вершина которого направлена в сторону вращения диска.

45 3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ющ е е с я тем, что лопатки выполнены из упругого материала.

Источники информации, 50 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 601308, кл. С 12В 1/14, 1975.

827542

Составитель И. Шаболина

Техред Л. Куклина

Редактор T. Зубкова

Корректор Н. Федорова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 905/11 Изд. № 307 Тираж 530 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4 5