Устройство для смешения и диспергирования жидкостей

 

Изобретение относится к устройствам для физико-химических процессов в суспензиях и пульпах и может быть использовано при обработке жидких сред. Его применение позволит повысить эффективность смешения и диспергирования жидкостей. Устройство включает корпус, в смесительной камере которого установлены верхний и нижний конические диски, выполненные с отверстиями , а также размещенный между дисками с возможностью вертикального перемещения цилиндр, имеющий отверстия, при этом по оси нижнего диска расположен расщиряющийся по ходу движения потока перфорированный резонатор. Конические диски установлены под углом 2-4°. Расстояние верхнего основания цилиндра от нижнего основания верхнего диска не превыщает 20-50 b цилиндра, где b - толщина цилиндра, мм. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1437066 A 1

В 01 Р 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4230478/23-26 (22) 15.04.87 (46) 15.11.88. Бюл. № 42. (72) Г. М. Кузьмичев, Б. Ф. Колиушко, В. С. Садкин и Г. Д. Филенко (53) 66.063 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1269821, кл. В 01 F 11/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 697198, кл. В 03 D 1/14, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ И

ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к устройствам для физико-химических процессов в суспензиях и пульпах и может быть использовано при обработке жидких сред. Его применение позволит повысить эффективность смешения и диспергирования жидкостей. Устройство включает корпус, в смесительной камере которого установлены верхний и нижний конические диски, выполненные с отверстиями, а также размещенный между дисками с возможностью вертикального перемещения цилиндр, имеющий отверстия, при этом по оси нижнего диска расположен расширяющийся по ходу движения потока перфорированный резонатор. Конические диски установлены под углом 2 — 4 . Расстояние верхнего основания цилиндра от нижнего основания верхнего диска не превышает 20 — 50 Ь цилиндра, где b — толщина цилиндра, мм. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1437066

Изобретение относится к устройствам для интенсификации физико-механических процессов в суспензиях и пульпах и может быть использовано при обработк: жидких сред, например водных растворов и суспенз;1. . „, различными реагентами или поверхностноактивными веьцествами, при кислотной обработке пласта с целью увеличения прием чстости скважины, при бурении нефтяных и газовых скважин, в химической, пищевой отраслях промышленности, с цель1о получения однородной по физико-механическим свойствам массы.

Целью изобретения является повышение эффективности смешения и диспергирования жидкостей IipH вводе E технглогичсский процесс.

На фиг. 1 схематически изображено cTройство для смешения и диспергирования жи костей, обгций амид:, на фиг. 2 — - ра-.::ре..

А---А на фиг. 1 с видом сбоку и сверху; на ф ii . 3 — разрез Б — Б нг фиг.. . с ш1до,1 сбоку и сверху; на фиг. 4 — верхний ко гический диск в двух проекциях,.вид сверх, и сбоку.

Устройство сосТоНТ I3 с.ifecHTe fbfioé меры 1, питательной воронки 2 с соплом

Лаваля 3, подводящими патрубками 4, верхнего конического диска 5, цилиндра 6, выходного . патрубка 7, ниж него коничес кого диска 8, резонатора 9 с нанесенными на его поверхности отверстиями 10.

Нижний конический диск 8, верхний диск 5 и цилиндр 6 выполнены с соответствуюшими отверстиями 11, 12, и 13. Для caf о 1злива жидкости с наружной (сверху) поверхности дисков 5 и 8 последние выполнены с углом конусносги 2--4 . Б днигце резонагора 9 имеется опрокинутый кон; с 14 с отверстиями 15 для выхода смесей B подготовительную колонну 16.

Устройство работает следуюгцHi l образом.

Предположим, что необходимо эффективно смешать и подвергнуть диспергировани:о две жидкости: техническую воду и раствор соляной кислоты в процентном соотношении соответственно 80:20. Техническая вода по ступает под давлением через питательную воронку 2, где проходит через сопло Лаваля 3 с закритически расширяющейся выпускной частью. Ск1да же подведены патрубки 4, через которые вводится раствор соляной кислоты. Диаметры насадок подбираются так, чтобы обеспечивать процентное соотношение

80:20, или регулируется скорость подачи технической воды и раствора соляной кислоты из указанного расчета. В cfчпле 3 за счет повышения скорости движения жидкости давление падает ниже давления насышенных паров, поэтому из среды выделяются пузырьки воздуха, которые попадают под струю раствора соляной кислоты, выходягцего из патрубка 4, захват.деваются н вме .те

45 со струей и технической водой уносятся, попадают на конический диск 5 с отверстиями

12, стремятся пройти через отверстия 12, освобождая место для новой порции жидкости.

Пройдя через отверстия 12, смешанная и предварительно диспергированная жидкость, ударяясь о цилиндр 6, расположенный на расстоянии 20 — 50 b от диска 5, проходит через отверстия 13, выполненные в цилиндре

6, и далее направляется на конический диск

8 с отверстиями 11. Хорошо смешанная и достаточно диспергированная (так как проходи- перез отверстия от Ilmag до 0 1,1, где

d „„; ап,;„- максимальный и минимальный размеры отверстий на коническом диске 5 и

i,f.ëèíäðå 6), жидкость направляется на диск

8, де устремляется к резонатору 9 с отверс;;.и.; 10. Смесь, проходя с определенной с, аоостью через отверстия 10, вызывает захлопывание пузырьков воздуха, выделяемого в резонаторе 9, ч возникновение кавитации в зоне опрокинутого конуса 14.

Наличие эффекта кавитации, возникающего в результате дейсгвия ударной волны (жидкость многократно ударяется о конический диск, цилиндр и конический диск, установленный в нижней части устройства), приводит к тому, что из опрокинутого конуса 14 через отверстия 15 выходит приготовленная (смешанная) жидкость, которая через вы годной патрубок 7 выходит из устройства и направляется в подготовительную колo» ну 16 для обработки ее приготовленHhi v1 PacTBoPo!v1 солЯ1;ой KHc foTbI Qo TPx IIGP, пока приемистость сква жины не достигнет

5 — -10 va/÷ гри давлении 10 кгс1см- .

Анализ экспериментальных исследований показывает, что должны быть соблюдены следующие оптимальные параметры устройсгеа, для смешения и диспергирования жидкостей.

1. Угол конусности диска 5 находится в пределах 2 — 4, при этом достигается наилучшее смешение и диспергирование жидкостей. Так, например, при угле конусности 2 э(рфективность смешения (Э ) двух жидкостей (техническая вода и дизельное топливо) достигает 43,5О/f1%, эффективность диспергирования (Эд) дизельного топлива в технической воде — 67О/р. При угле конусности

3 и 4 эти параметры несколько меняются, но остаются на уровне 45 — 65% и 68- — 69%, IipH угле конусности больше 5 уменьшаются.

2, Расстояние между коническими дисками

5,8 и цилиндром 6 составляет 20 — 50 О и меняется в зависимости от режима работы устройства. Так, например, при расстоянии между коническим диском и цилиндром 5 Ь

Э вЂ” — 38 /О, ЭА= !7%, при расстоянии 20 Ь

Э. = — 67%, ЭА=51 %, при расстоянии 50 Ь

Э, =91,0%, ЭХ=83,9%, при увеличении расстояния между конусообразным диском и цилиндром до 55 или до 60 Ь изменяются

1437066

r2 л з

Э и Э и соответственно составляют 79,2 и 63,5 и 71,3 и 62 3%.

3. диаметр отверстий (d; ; d «) равен 4,5 — 5,0 мм, так как при уменьшении или увеличении его сразу же меняются Э и Э 5 достигая своего минимального значения при

d x — — 1,0 мм и дщ/и —— 0,25 мм.

4. Угол конусности диска 8 составляет

2 — 4, так как при этом достигаются оптимальные эффективность смешения (Эс =

=61,5 — 70,1%) и эффективность диспергирования (ЭХ=67 — 72,3%).

Оптимально подобранные параметры устройства обусловливают колебательный режим движения резонатора 9, последний испытывает колебания с частотой 15

4d ((0,4+-Н) (0,6 — 0,2Н) ) где V — скорость движения жидкости меж- „

20 ду дисками (м/с);

d — диаметр цилиндра, м;

Ц= — — отношение высоты отверстий h, выh полненных на цилиндре к их диаметру d;

Ь вЂ” толщина цилиндра, мм.

Применительно к заданным параметрам устройства колебания резонатора 9 носят характер устойчивых колебаний с частотой

f = 36 — 75 Гц, благоприятно влияющей на изменение дисперсности распыла жидкости и 30 эффективность смешения.

В предлагаемом устройстве используется энергия движущейся жидкости; испытания показали его работоспособность и технологичность, возможность более рационально использовать смешивающиеся жидкости при внесении их в технологический процесс.

Формула изобретения

1. Устройство для смешения и диспергирования жидкостей, содержащее смесительную камеру, подводящие и отводящие патрубки и питательную воронку с соплом Лаваля, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности смешения и диспергирования жидкостей, устройство снабжено размещенными в смесительной камере верхним и нижним коническими дисками, выполненными с отверстиями, расположенными по оси нижнего диска, расширяющимся по ходу движения потока перфооированным резонатором и установленным между дисками с возможностью вертикального перемещения цилиндром, выполненным с отверстиями.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью самопроизвольного истечения жидкости, угол конусности дисков составляет 2 — 4 .

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем. что расстояние верхнего основания цилиндра от нижнего основан",ÿ верхне".о . .з ска не превышает 20--50 Ь цилиндра, где

b — толщина цилиндра, мм.

1437066

A- A

Dgz

1437066

12

Составитель Н. Ковалева

Редактор Л. Веселовская Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 5820/9 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4