Диссертация (Смешение пенообразующих жидкостей в аппаратах циклонного типа), страница 3

[39]Рисунок 1.3.2. Центробежный пеногаситель. 1 — корпус с конической ицилиндрической частями; 2 — цилиндрическая решетка; 3 — коническаярешетка; 4 — разбрызгиватель со спиральными ребрами; 5 — дожиматель соспиральными ребрами; 6 — загрузочный патрубок; 7 — патрубок для отводавоздуха; 8 — патрубок для разгрузки обеспененного продукта со шламом; 9 —вал; 10 — редуктор; 11 — электродвигатель; 12 — подшипник; 13 — опораподшипника.

[39]19Устройство для разрушения пены [29] состоит из пеногасящего диска 1(рисунок 1.3.3), который прикреплен к валу 2 вибрационного двигателя 3. Диск 1имеет отверстия 4 и на нижней поверхности которого размещены конусообразныеигольчатые выступы 5. Пеногасящий диск расположен внутри сосуда 6 в своепены.

При сообщении пеногасящему диску вибрации частотой в несколько герцпроисходит разрушение пены. Образующаяся при этом на поверхности диска 1жидкость по конусообразным игольчатым выступам 5 стекает на дно сосуда,Капли жидкости, проходя через слой пены, в свою очередь способствует ееразрушению. [29]Рисунок 1.3.3. Устройство для разрушения пены с пеногасящим диском. 1— пеногасящий диск; 2 — вал; 3 — вибрационный двигатель; 4 — отверстия; 5— размещены конусообразные игольчатые выступы; 6 — сосуд.

[29]Центробежное устройство для разрушения пены [21] (рисунок 1.3.4)смонтировано на вертикальной опорной раме 9, на которой установленэлектродвигатель 3, связанный через полумуфты с ходовой частью 2, в последнейнаподшипникахустановленприводнойвал1.Навалу1насаженапрофилированная втулка 6, которая закреплена от проворота шпонкой (не20показана). На втулке 6 закреплено приспособление для разрушения пены,выполненное из труб 4, продольные оси которых ориентированы между собойпараллельно в плоскости, перпендикулярной валу 1. Трубы 4 закреплены напрофилированной втулке 6 посредством шпилек 8, введенных в сквозныеотверстия втулки 6 и приболченных гайками внутри труб 4, причем междугайками и стенками труб 4 устанавливают металлические планки 5.

Опорныйдиск 7 предотвращает соскальзывание профилированной втулки 6 вниз по валу 1.Концы труб 4 выполняются скошенными в сторону вала 1 под углом в пределах25 – 350. Трубы покрыты слоем материала с краевым углом смачиванияпенообразующей жидкости, равным или превышающим 80, например слоемфторопласта толщиной 0,3 0,6 мм. В экстракторах по производству фосфорнойкислоты устройство для разрушения пены устанавливают в проем в крышкеэкстрактора, при этом трубы располагают от уровня пеновыделяющейся пульпына расстоянии 600-800 мм. [21]Рисунок 1.3.4. Центробежное устройство для пеногашения. 1 — вал; 2 —ходовая часть; 3 — электродвигатель; 4 — трубы; 5 — планки; 6 — втулка; 7 —опорный диск; 8 — шпильки; 9 — рама.

[21]Устройствоработаетследующимобразом[21].Привключенномэлектродвигателя 3 пена захватывается носовыми частями труб 4, сжимается21внутри труб за счет центробежных сил и перемещается в кормовые части труб 4,откуда выбрасывается в разрушенном виде. Таким образом, в носовых частяхтруб возникает избыточное давление, а в кормовых частях — разрежение. Присжатии пена разрушается за счет истечения межпленочной жидкости из ячеекчерез капилляры. В зоне разрежения преимущественно происходит разрыв пленокпены. Выбрасываемый из кормовой части первой трубы 4 частично разрушенныйпоток пены попадает в носовую часть второй трубы 4, в которой дополнительноразрушается.

При непрерывной работе устройства в носовую часть труб 4попадает смесь неразрушенной части пены и свежий поток пены из источникапенообраэования. При скольжении пены по поверхностям труб 4 происходит еедополнительное разрушение за счет стягивания пленок в капли на гидрофобнойповерхности фторопласта. [21]Как видно, большинство аппаратов для механического пеногашения [21; 22;23; 24; 25; 27; 28; 29; 30; 31; 38; 39; 47] требуют ввода в систему дополнительногооборудования в виде электроприводов и др., что приводит к значительномуувеличению энергозатрат и затрат на обслуживание оборудования. Так же данноеоборудование,какправило,снабженоразличногородаподвижнымимеханизмами, что приводит к снижению надежности оборудования и усложняетего обслуживание.Затрата мощности на разрушение пены механическим способом зависит отчастоты вращения движущихся деталей пеноразрушителя, а также от свойствпенного слоя.

Для производственных аппаратов вместимостью 1500 л при частотевращения мешалки 150—250 об/мин расход мощности колеблется в пределах0,1—0,8 кВт, что составляет 20% и более от мощности, расходуемой наперемешивание технологического раствора. При погружении механическогопеноразрушителя в жидкость потребляемая мощность резко возрастает, достигая50% от всей мощности, затрачиваемой на перемешивание [55].Естьмножествазаключающихсяметодовв определениирасчетовмеханическихпотребляемойпеногасителей,пеногасителямимощности,объемной производительности, количества лопастей, угловой скорости вращения,22величины перфорации рабочей части (диска, барабана), обеспечивающей условиеотсутствия проскока неразрушенной ячейки пены из рабочей зоны пеногасителя.[4].231.4.

Физический способ разрушения пен.Как уже говорилось ранее, сущность физических способов пеногашениязаключаетсявизменениифизическихпараметроваппарате(давления,температуры), на такие, при которых пена существовать не может. Рассмотримнесколько аппаратов физического метода пеногашения.Термический метод пеногашения используют как правило в выпарныхаппаратах. Данный метод основан на испарении пленки пены. [55]Термический пеногаситель с греющими змеевиками [49] выполнен в видесосуда с цилиндрической обечайкой 1 (рисунок 1.4.1) с верхним и нижнимвыпуклыми днищами. Внутри, в верхнем пространстве размещены змеевики 2,обогреваемые паром, входящим через штуцер 3 и уходящим через штуцер 4.

Вцилиндрической части обечайки установлены боковые сопла 5, через которые взону греющих змеевиков подается острый пар. При выпаривании жидкостей ввыпарных аппаратах образовавшаяся пена поступает в пеногаситель черезбоковой штуцер 6, разбивается в зоне сепарации 7; затем, поднимаясь вверх,вновь разбивается в зоне греюших змеевиков и окончательно гаситсякинетической энергией острого пара, поступающего через боковые сопла.Водяной пар отводится через верхний штуцер 8, а лишенная пены жидкостьстекает через нижний штуцер 9.

[49]24Рисунок 1.4.1. Термический пеногаситель. 1 — корпус аппарата; 2 —змеевики; 3 — штуцер входа обогревающего пара; 4 — штуцер выходаобогревающего пара; 5 — боковые сопла; 6 — штуцер подачи пены; 7 — зонасепарации; 8 — штуцер для отвода пара; 9 — штуцер для отвода жидкости. [49]Барометрический способ пеногашения заключается в создании такогоперепада давления между атмосферой газа внутри пузырьков пены и атмосферывне пузырька (в объеме аппарата), при котором пена начнет разрушаться. Какправило аппараты требуют введение в систему вакуумных насосов или другогооборудования для создания перепадов давления.Так же как и для механического пеногашения, большинство аппаратов дляфизическогооборудования.пеногашениятребуютвводавсистемудополнительного251.5.

Другие способы разрушения пен.В работе [48], предложен способ гашения пены и установка для гашенияпены с помощью акустических колебаний, которые могут быть использованы дляобеспечения работы технологических барботажных агрегатов, работа которыхсопровождается образованием пены в процессе продува газами жидкой фазы,выделения газов в процессе необратимых химических реакций, разложениясложных соединений с образованием газовых компонентов, механическогопенообразования.На рисунке 1.5.1 указана схема размещения акустических излучателей набарботажной установке.Рисунок1.5.1.Схемаразмещенияакустическихизлучателейнабарботажной установке.

1 - сопло; 2 - резонатор; 3 - манометр; 4 -26регулировочный кран; 5 - подача компрессорного воздуха; 6 - пенный слой; 7 барботажный слой жидкости. [48]Вгазоструйномизлучателекомпрессорныйвоздух5выходитвокружающую среду через сопло 1 с повышенной скоростью и поступает вметаллический резонатор 2, выполненный в виде полого стакана. Воздушнаяструя, достигнув торцевой стенки резонатора 2, отражается от нее и возвращаетсяк выходу.

Здесь происходит столкновение первичной воздушной струи из сопла 1и отраженной от внутренней стенки резонатора 2. В результате столкновения двухвоздушных струй формируется поток энергии в виде акустического излучения,которое с помощью вогнутой фокусирующей поверхности (на чертеже непоказана) передается в направлении использования. Излучатель располагается запределами рабочего пространства (т.е. за пределами столба жидкости с пеннымслоем), а акустическое поле формируется в заданном месте при помощиметаллических волноводов (на чертеже не показаны) в виде трубы, подающихакустическую энергию в газовое пространство в требуемое место. Излучателиможно располагать любым образом в зависимости от технологической установки,в которой они используются.