РОТОРНЫЙ МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к массообменной аппаратуре, применяемой в пищевой, химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности, в частности к роторным аппаратам без введения извне механической энергии.
Известно контактное устройство ротационного аппарата для разделения смесей, состоящее из цилиндрического корпуса, снабженного прикрепленными к нему неподвижными коническими дисками и укрепленными на оси ротора. Ротор вращается под действием энергии парового (газового) потока и выполнен в виде полого колеса со спиралевидными насадками переходящими в сопла. Конические диски снабжены переливными трубками, подсоединенными к периферии вышележащего неподвижного диска. В горловине неподвижного диска установлена крестовина, на которой закрепляется ось ротора. На ось посажена с зазором втулка ротора, выполняющая роль подшипника. (авторское свидетельство СССР №255187)
К недостаткам устройства относятся сложность конструкции и монтажа, связанная с установкой нижнего подвода питательных трубок. Это приводит к увеличению расстояния по высоте между контактными устройствами и необходимостью соблюдения точных размеров изготовления для попадения сливных трубок вышележащего контактного устройства в питательные трубки нижележащего контактного устройства.
Рассмотренные контактные устройства обеспечивают вращение ротора без введения извне механической энергии за счет энергии пара (газа) и имеют значительную эффективность. К недостаткам относятся сложность конструкции для промышленного изготовления полого диска с соплами, размещение в нем разбрызгивающего диска с гофрами, необходимость наличия неподвижных тарелок, переливных труб и центральных переливных патрубков. Наличие малых диаметров сопел и переливных труб обеспечивает разделение только чистых смесей, снижает величину предельных скоростей взаимодействующих фаз.
Задачей предложенной модели является повышение надежности и стабильности работы.
Поставленная задача решается предложенным массообменным аппаратом, содержащим цилиндрический корпус, ротор, выполненный из поэтажно расположенных контактных элементов, закрепленных на оси вращения. Контактные элементы выполнены в виде направляющих пластин, имеющих криволинейную поверхность и установленных под углом к горизонтальной плоскости, при этом пластины расположены равномерно по окружности выпуклостями вверх по отношению к горизонтальной плоскости и установлены таким образом, что пластины перекрывают одна другую с образованием зазора между ними, кроме того между контактными элементами на оси вращения закреплена дистанционная втулка для регулирования расстояния между «этажами». Пластины установлены к горизонтальной плоскости под углом 15-25°
Техническим результатом является упрощение конструкции и расширение диапазона устойчивой работы аппарата за счет возможности работы на засоренных и грубодисперсных смесях. Технический результат достигается за счет замены сложного контактного элемента с разбрызгивающим диском более простым в изготовлении и монтаже контактным элементом с направляющими пластинами, имеющими криволинейную поверхность, а также за счет увеличения площади зазора между этими пластинами, что позволяет использовать этот аппарат при работе на засоренных и грубодисперсных смесях.
На фиг.1 показан предлагаемый аппарат общий вид.
На фиг.2 показан предлагаемый аппарат вид сверху.
Роторный массообменный аппарат состоит из цилиндрического корпуса (1), ротора, выполненного из поэтажно расположенных контактных элементов, закрепленных на оси вращения (2), выполненных в виде направляющих пластин (3), имеющих криволинейную поверхность и установленных под углом (α) к горизонтальной плоскости, при этом пластины расположены равномерно по окружности выпуклостями (4) вверх по отношению к горизонтальной плоскости и установлены таким образом, что пластины перекрывают одна другую с образованием зазора (5) между ними, кроме того между контактными элементами на оси вращения закреплена дистанционная втулка (6) для регулирования расстояния между «этажами».
Роторный массообменный аппарат работает следующим образом.
Пар (газ) поступает в колонну снизу в суживающееся пространство между направляющими пластинами контактных элементов. За счет перепада давлений между входными сечениями направляющих пластин и после них образуются пары реактивных сил, вращающие контактные элементы относительно неподвижной оси. Центробежная сила, возникающая в результате вращения ротора, отбрасывает к периферии стекающую сверху жидкость. В результате этого жидкость, а также под действием сил межфазного трения, получает вращательное движение. В каждом контактном элементе образуются вращающиеся кольца парожидкостной эмульсии, в которых происходит интенсивный массообмен. Вращение фаз в зоне контакта однонаправленное, что позволяет достичь высоких скоростей парового (газового) потока. При этом принцип противоположного движения фаз по всей колонне сохраняется.
Заявленная конструкция роторного массообменного аппарата по сравнению с аналогами позволяет:
- обеспечить значительно большую производительность аппарата по паровой (газовой) и жидкой фазам при высокой разделяющей способности;
- намного упростить конструкцию изготовление и монтаж из-за уменьшения большого количества деталей, требующих соблюдения точных размеров в соединениях и в зазорах между элементами ротора и неподвижных тарелок;
- повысить надежность и стабильность работы аппарата из-за простоты конструкции и уменьшения возможности изменения в процессе эксплуатации сечения каналов в месте контакта фаз;
- обеспечить работу на засоренных и грубодисперсных смесях;
- уменьшить металлоемкость;
- исключить необходимость применения переливных устройств;
- уменьшить гидравлическое сопротивление контактных элементов.