ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР

Полезная модель - центробежный экстрактор относится к области жидкостной экстракции и касается конструкций массо- и теплообменных аппаратов центробежного типа, используемых для разделения и концентрирования методами жидкостной экстракции.
Прототипом является центробежный экстрактор (авторское свидетельство №596265, МКИ 2, В01Д 11/04, Поникаров И.И., Дулатов Ю.А., Шадан В.Н., Филимонов А.Н.), содержащий корпус, ротор с насадками, выполненной в виде спиральных каналов, и устройства для ввода и вывода жидких фаз, причем профиль спиральных каналов определяется отношением:
i/
н
н
i
x
cosαcosα=(R/R)
где х=0,2-0,5.
Аппарат имеет следующие недостатки:
- сложность изготовления насадки в виде спиральных каналов переменного сечения;
- невозможность работы экстрактора при повышенной температуре в контактной зоне ротора;
- нерациональное использование внутрироторного пространства. Задачей полезной модели является упрощение изготовления спиральных каналов насадки; обеспечение работы экстрактора при повышенной температуре в контактной зоне ротора; более эффективное использование внутрироторного пространства.
Техническая задача решается тем, что центробежный экстрактор, содержащий корпус, ротор с насадкой, выполненной в виде спиральных каналов и устройства для ввода и вывода жидкостей, отличается тем, что спиральные каналы образованы телескопически соединенными гибкими трубками, с возможностью изменения длины образованного канала, причем проходное сечение его изменяется по радиусу и определяется по зависимости:
i
н
н
i
0,27
f=f(R/R),
н
i
н
i
где f и f - проходное сечение трубок на начальном радиусе R и рассматриваемом R, спиральные трубки установлены многорядными по высоте ротора, и межтрубное пространство которого заполнено жидким теплоносителем.
Решение технической задачи позволяет обеспечить лучшую технологичность изготовления насадки в виде спиральных каналов, уменьшение веса и энергопотребления, и возможность обработки контактирующих жидкостей при повышенной температуре.
На фиг.1 представлена принципиальная схема аппарата, на фиг.2 представлен вариант II установки многорядной насадки в виде спиральных каналов и III - вариант установки конической трубки на фиг.3.
Центробежный экстрактор (фиг.1) состоит из корпуса 1, ротора 2, штуцера 4 для подачи тяжелой фазы в насадку, обечайку 5 ротора 2, штуцера 5 для подачи легкой фазы, телескопической спиральной трубки 6, отборных трубок 7 и 8, камер для отбора жидкостей 9 и 10, камеры для сепарации
тяжелой фазы 11, узла подачи жидкостей, состоящего из коаксиальных трубок 12 и 13 с тепловой рубашкой 14 и отверстием 15 для выхода теплоносителя из ротора 2.
Центробежный экстрактор работает следующим образом. Тяжелая фаза по межструйному пространству трубок 12 и 13 узла подачи поступает через патрубки 3 в спиральные каналы, образованные телескопическими трубками 6, откуда под действием центробежной силы в виде капель попадает в зону сепарации 11 и камеру отбора 10, где выводится из аппарата отборной 8. Легкая фаза из трубки 12 под действием центробежных сил поступает в соответствующие радиальные каналы ротора 2 на периферию и через штуцеры 5 попадает в спиральный канал 6. Затем под действием сил Архимеда в виде сплошного потока проходит спиральные каналы и поступает в камеру отбора 7, откуда выводится из аппарата. В процессе противотока обеих фаз происходит интенсивный массообмен. Для лучшего использования внутрироторного пространства, периферийной его части, предлагается использовать вариант II. Когда в центре телескопические трубки 6 закрепляются многорядными по высоте ротора 2, а ближе к периферии они заполняют межтрубчатое пространство. Благодаря чему значительно увеличивается производительность аппарата практически без изменения его габаритов. Для проведения процесса экстракции при повышенной температуре аппарат можно термостатировать при помощи подачи теплоносителя в межтрубчатое пространство ротора с предварительным подогревом узла подачи, снабженного тепловой рубашкой
14. Теплоноситель поступает в тепловую рубашку 14, затем через устройство подводится в межтрубчатое пространство ротора, откуда выводится через отверстие 15 и попадает в неподвижный корпус 1, откуда самотеком выводится из аппарата. Процесс массообмена осуществляется при оптимальных условиях - при сохранении постоянства удерживающей способности в радиальном направлении ротора 2. Для этого задается характер изменения скоростей обеих фаз за счет изменения проходного сечения спиральных каналов в радиальном направлении в виде зависимости:
i
н
н
i
0,27
f=f(R/R)
н
i
н
i
где f и f - проходное сечение трубок на начальном радиусе R и рассматриваемом R, а профиль спиральных каналов - по зависимости (авторское свидетельство №596265, 1977 г.):
i
н
н
i
x
cosα/cosα=(R/R),
н
i
где α и α - угол между радиусом вектором - вектором R и касательной к трубке; х=0,2-0,5 в зависимости от физико-химических параметров обрабатываемых смесей.
Благодаря заданию характера изменения угла закрутки спиральных каналов, образованных телескопическими трубками, и изменению проходного сечения спиральных каналов по радиусу обеспечивается постоянство удерживающей способности в насадке в виде спиральных каналов по направлению радиуса, тем самым увеличивается интенсивность процесса экстракции по радиусу и пропускная способность аппарата.
Кроме того, насадка в виде спиральных каналов может быть выполнена в виде одной конической трубки или составлена из нескольких цилиндрических трубок, телескопически вставленных друг в друга. Конструкция подвижного соединения каналов позволяет изменять длину спиральных каналов при необходимости изменения времени контакта обрабатываемых смесей.
Использование полезной модели устраняет такие недостатки, как:
- сложность изготовления насадки в виде спиральных каналов переменного сечения;
- невозможности работы экстрактора при повышенной в контактной зоне ротора;
нерациональность использования внутрироторного пространства.