Способ получения тонкодисперсных смесей

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ СМЕСЕЙ путем создания кавитации в жидкости вращающимися лопастями с одновременной подачей в поток кавитируемой жидкости добавочного компонента, отличающийся тем, что, с целью првышения качества перемешивания за счет воздействия ударных волн, кавитируемую жидкость и/или добавочный компонент насыщают газом, после чего поток полученной смеси сужают до образования струи сверхзвуковой скорости истечения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1066630 A

3(59 В 01 F 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ лоомеигы

Мг аОИ,и и&пел

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3439782/23-26 (22) 19.05. 82 (46) 15.01.84. Бюл. № 2 (72) В. И. Федоткин, И. M. Федоткин и М. П. Фельдман (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-ле1 ия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 66.063 (088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР № 551998, кл. В 01 F 7/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 593724, кл. В 01 F 7/04, 1978. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ СМЕСЕИ путем создания кавитации в жидкости вращающимися лопастями с одновременной подачей в поток кавитируемой жидкости добавочного компонента, отличающийся тем, что, с целью повышения качества перемешивания за счет воздействия ударных волн, кавитируемую жидкость и/или добавочный компонент насыщают газом, после чего поток полученной смеси сужают до образования струи сверхзвуковой скорости истечения.

О (С5

CQ

1066630

Изобретение относится к смешению и эмульгированию трудноперемешиваемых и вязких веществ (вода и масло, бензин и битум), диспергированию твердых веществ (крахмалосодержащее сырье, лакокрасочные материалы) в жидкой среде, в которой образованы кавитационные каверны, и может найти применение в химической, пищевой, целлюлозобумажной и других отраслях промышленности.

Известен способ производства тонкодисперсных смесей путем смешения жидкого или твердого компонента с потоком кавитируемой жидкости, подачи подмешиваемых компонентов внутрь каверны и последующего кавитационно-кумулятивного воздействия за счет микро- и макротурбулентных вихрей большой интенсивности, возникающих при схлопывании газовых пузырьков, отрывающихся от хвостовой части каверн (1) ..

Однако степень гомогенизации и диспергирования, осуществляемая таким способом, может оказаться недостаточной для трудносмешиваемых веществ.

Известен также способ получения тонкодисперсных смесей путем создания кавитации в жидкости вращающимися лопастями с одновременной подачей в поток кавитируемой жидкости добавочного компонента (2).

Кавитационно-кумулятивный эффект (воздействия каверн) в данном случае усиливают турбулентным перемешиванием 5;меси. Этим повышается степень гомогенизации и диспергирования, но в незначительной мере, так как не используются возможности интенсификации процесса смешения за счет образования в смеси ударных волн.

Целью изобретения является повышение качества перемешивания за счет воздействия ударных волн.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения тонкодисперсных смесей путем создания кавитации в жидкости вращающимися лопастями с одновременной подачей в поток кавитируемой жидкости добавочного компонента, кавитируемую жидкость и/или добавочный компонент насыщают газом, после чего поток полученной смеси сужают до образования струи сверхзвуковой скорости истечения.

Способ реализируется в устройстве, содержащем расположенный в полости корпуса вал с закрепленными на нем лопастями, имеющими суперкавитирующий профиль, патрубки для подачи жидкости и добавочного компонента, в полости корпуса расположен формирователь струи, выполненный в виде сопла сверхзвукового профиля, досопловая полость которого сообщается с патрубком корпуса, через который подается газ.

Формирователь струи может быть образован сужением корпусd il/И.1и раси>ирснием вала.

На фиг. 1 схематическil изображено устрОиствО, осуществля>още» lips .".5>3ãàåìûll способ, продоль»ый разрез; н;- фиг. 2 то же, вариант выполнения канала в 10пастях, закрепленных на валу; la фиг. 3-то же, вариант вымол»е>гия дополпительнь>х лопастей, закрепленных и корпусе; на фиг. 4выполнение формирователя струи в виде местного расширения вала; »а фиг. 6 то же, в виде местного сужения корпуса; нг фиг. 6 — — сечение Л-А на фиг. 1 (форма суперкавитирующего профиля лопастей); на фиг. 7 — зависимость размера часTHU, OT iIHC13 ОборОТО>5 в3 I3 C 10 13CTH>IH, на фиг. 8-зависимость размера частиц от времени обработки.

VcTPoHcTBo длЯ Îc, IllecTB>lciIHsl cfloc003 получения тонкодисперс If f;; смесей содержит расположенные в полости 1 корпуса 2 вал 3 с закрепленны"iи на пем лопастями

4, имеющими суперкавитирукпций профиль, образующий каверны 5; формирователь струи в виде сопла сверхзвукового профиля, образованный местным сужением 6 корпуса 2 и местным pifcHII;pell»ev 7 вала 3.

Досопловая полость сооб>цае lcH через отверстие 8 в корпусе 2 с клапа5ным устройством 9 попеременной пода ги добавочного компонента и газа (фиг. 1) >:.1и через отверстие 8 и каналь; 10 3 .>0»ас>ях 4 и валу

3 соответственно с устройст>50;i »одачи подмешиваеэ>огс компоне>па и газа (фиг . 2 и фиг. 3).

В корпусе 2 могут б>,,ть закреплены лопасти 11 с суперкавитирук>п>>>м профилем.

Функция этих лопастей -- >предотвратить увлечение жидкости во >>ра пратс.1ьное движение лопастями ротора, а также способствовать интенсификации процесса смешеНИЯ.

Формирователь струH мo» .ет Ость !б разован местным расширением 7 вал- 3 и поверхностью корпуса 2 х>естпь!.,1 .. . >.-:ение (6 корпуса 2 и поверхност>по нала

ПoToK жидкости l100Tу»ае> в ксьр>iус л . и перемещается вдоль лопасти 33 счет вращения лопастей 4 выла 3. При этом за лопастями 4 H 1 1 Обрl 5>, IO I Hl If3 I5>l 3I>HGI5ные каверны 5. Подмешнваемое ве>цества и/или газ (воздух) носl упас.", в хвостовую часть каверн через отверстия 8 и каналом 10.

Увлек>>емые >5 суж ен ную -:3 ть сопел хвостовые части каверн ц>обятся li3 ".èêðîпузырьки, при схлопывании которых образуются кумулятивные ми:;.ðîcòfpóè выкокой энергии. Возникающие при истечении через сопла ударпыс вол "û усн.>HI>3>OT кавитационнокумулятивнос воздействие Н3 смесь.

Физическая сугцность явле> нй. 0>н>собствующих образованию у.:;31>нь.; в0.1н со

1066630

CTOHT B TOM, iTO CKOpOCTh 3B ...а в 2-фазном газожидкостном потоке, содержащем газопаровые пузырьки, оторвавшиеся от каверн, колеблется в пределах 8 —;; м/с. Вследствие низкой скорости звука в;;, зырьковой среде достижение потоком з:- .а ений этои скорости в узком сечении сопла сгановится вполне возможным.

Превышение же скорости истечения пузырькового потока над скоростью звука в

2-фазной среде приводит к сверхзвуковому 1О истечению и возникновению ударных волн.

Физическая сущность самих ударных волн состоит в том, что на фронте перемещающейся ударной волны претерпевают разрыв все параметры потока жидкости - давление, плотность, скорость. Разрыв — это резкое изменение величины параметра. Резкое изменение давления, плотности и скорости обусловливает интенсивное диспергирование и смешение компонентов. Эффективность воздействия ударных волн весьма значительна и существенно усиливает кумулятивные воздействия. Отражение волн от корпуса и твердых поверхностей вызывает их суперпозицию и общая эффективность процесса диспергирования и смешения еще более возрастает. 25

В таблице приведены сравнительные показатели степени диспергирования, полученные известным (кавитационно-кумуГаз 70диР щуВОРГ ыМ

Юг ю aWeWrn) лятивным) и предлагаемым (с ударными волнами) способами (жир + вода — исходные компоненты) .

Большое значение имеет согласование режимов работы суперкавитирующего устройства со сверхзвуковым соплом.

На фиг. 7 и " показаны в качестве примера характерные зависимости п)5и жирности 3,1% и 36 C. При других параметрах: жирность 2,5 — 3,5% и 25-40 С вЂ” характер зависимостей не изменяется, наблюдается лишь небольшой их сдвиг относительно осей.

Из фиг. 8 следует, что по достижении определенного времени продолжительности процесса средний диаметр жировых шариков практически далее не изменяется. Изменение продолжительности обработки достигается с помощью рециркуляции потока.

Йз фиг. 7 следует, что при некоторых режимах скоростей вращения лопастей результаты получаются хуже. Имеется отптимум, соответствующий скоростям 20003000 об мпн, которые и приводятся в табл. 2.

Г!ри этих скоростях жировые шарики получаются наименьших размеров.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно повысить качество смеси при небольшой продолжительности процесса перемешивания.

1066630 ббббб /бг:

>ие 5

У 5мим

T =Фюить

n fO oh/ìèè

ЮР3/М,1М

00 р иФ

Составитель H. Федорова

Редактор М. Товтин Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 11089/9 Тираж 58) Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4