Способ управления процессом эмульгирования

 

Изобретение относится к способам приготовления эмульсий веществ, гидрофобизирующих волокнистые материалы, и может применяться в целлюлозно-бумажной, химической и других отраслях народного хозяйства . Новым в предлагаемом способе является дополнительное измерение величины поверхностного натяжения высоковязкого компонента и регулирование расхода греющей средм и скорости перемещения рабочего органа а зависимости от измеренных величин кинематической вязкости и поверхностного натяжения высоковязкого компонента, температуры s эмульгаторе. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (COCllATEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

Р (21) 4926110/26 (22) 05,04.91 (46) 07.08,93. Бюл. N 29 (71) Ленинградский техноло" ический институт целлюлозно-бумажной промыщленности (72) А.О.Никифоров, А.B.Êîðøàêoà, lO.È.Aâåðáóõ, B.В.Пожитков и ЕЛО.Сергеев (56) Авторское свидетельство СССР

N. 9"6534, кл. С 09 J 3/26, 021 0 3/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

hh 1037937, кл. В 01 Р 3/10, 6 05 27/00, 1982. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЛ йПРОЦЕССОМ

ЭМУЛЬГИРОВАНИЯ

Изобретение относится к способам приготовления эмульсий веществ, гидрофобизирующих волокнистые материалы, и может применяться в целлюлозно-бумажной, химической и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — снижение энергетических затрат при эмульгировании, Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют величину поверхностного натяжения высоковязкого компонента и регулирование расхода греющей среды и скорости перемещения рабочего органа осуществляется в зависимости от измеренных величин кинематической вязкости высоковязкого компонента на выходе из подогревателя, температуры в эмульгаторе и поверхностного натяжения высоковязкого компонента на выходе из подогревателя.

Использование сигнала по величине поверхностного натяжения, определяющего требуемые энергетические затраты для осу5U(1832848 А1 (зОз В01F3/10, F23 О 11/44,605027/00 (57) Изобретение относится к способам приготовления эмульсий веществ, гидрофобизирующих волокнистые материалы, и может применяться в целлюлозно-бума>кной; химической и других отраслях народного хозяйства, Новым в предлагаемом способе является дополнительное измерение величинМ поверхностного натяжения высоковязкого компонента и регулирование расхода греющей среды и скорости перемещения рабочего органа в зависимости от измеренных величин кинематической вязкости и поверхностного натяжения высоковязкого компонента, температуры в эмульгаторе. 1 ил. ществления процесса эмульгирования, позволяет обеспечить требуемое качество обрабатываемого материала при минимизации энергетических затрат.

На чертеже представлен пример технической реализации предлагаемого способа.

Обьект изобретения включает эмульгатор, подогреватель. технологические линии выковязкого и (низковязкого компонента, а также арматуру автоматизации.

Техническая структура, реализующая данный способ содержит: змульгатор 1, подогреватель высоковязкого компонента 2, датчик кинематической вязкости ротационного типа 3, датчик поверхностного натяжения высоковязкого компонента гравитационного типа 4, датчик температуры термоэлектрический 5, исполнительное устройство на линии подачи пара в подогреватель электродвигательного типа 6, аналоговый регулятор расхода пара 7. исполнительное устройство тиристорного

1832048 типа меняющее скорость перемещения рабочего органа эмульгатора 8, аналоговый регулятор скорости 9, блок вычисления корректирующего задания нэ базе микроЭВМ

10.

Способ осуществляют следующим образом.

Компоненты эмульсии по техническим линиям высоковязкого и низковязкого компонента поступают в эмульгатор 1. Высоковязкий компонент проходит через подогреватель 2, в котором происходит снижение его вязкости. Расход греющей среды в подогреватель 2 изменяется по сигналу от датчика 3 кинематической вязкости с помощЬю регулятора 7 и исполнительного устройства 6. Температура смеси в эмульгаторе контролируется с помощью датчика 5. Значение температуры в большой степени определяет уровень вязкости смеси. Обработка этих сигналов в блоке вычисления 10 позволяет корректировать задание регулятору расхода пара 7. Сигналы с датчиков 3 и 4 определяющие величинМ кинематической вязкости и поверхностного натяжения поступают на вычислительный блок 10 обрабатывается и. формируют сигнал задания регулятору скорости перемещения рабочего органа эмульгатора.

Формируемые задания регуляторам обеспечивает управление процессом эмульгирования таким образом, что достигается оптимальное значение числа Рейнольдса, при котором достигается минимизация энергетических затрат на змульгирование.

Нами получена критериальная функция cheдующего вида:

К1А+ К2А+ К,з

Кз Т

Блок 10, решая задачу статической оптимизации, используя множители Лагранжа, определяет МИН(Е) в поле измейения регулируемых параметров, формируя тем самым оптимальные значения заданий регуляторам 7 и 9. Величины К>-К определяются опытным путем; величины А, Р, Т— соответственно — кинематическая вязкость, поверхностное натяжение и температура.

Необходимость введения дополнительного сигнала по величине поверхностного натяжения, обеспечивающего снижение энергетических затрат, вызвано тем, что получение эмульсии есть результат двух конкурирующих процессов, а именно: диспергирование всего объема жидкости с образова,нием отдельных капель .и коалесценции этих капель с образованием объема жидкости.

Динамика поведения низкоконцентрированных систем в основном определяется процессом диспергирования (дробления).

Дробление представляет собой результат действия на каплю: а) разности динамических напоров, деформирующих каплю и зависящих от гидро,динамической обстановки в эмульгаторе. т;е. критерием Рейнольдса;

1O . I

Re= где Re — критерий Рейнольдса, I — геометрический параметр, N- скорость движения жидкости, "5 и — кинематический коэффициент вязкости, б) поверхностного натяжения, которое препятствует деформации и проявляются в возникновении капиллярного давления:

20 4о

»

dK где Р» — капиллярное давление, а- коэффициент поверхностного натяжения, d» — диаметр капли.

В свою очередь, для жидкостей, зависимость величины вязкости и поверхностного натяжения от температуры имеет вид

30 lg Т

b с=е- dT где,и — величина вязкости, о - величина поверхностного натяжения, Т вЂ” температура, b. е, d — эмпирические коэффициенты.

Повышение эффективности используе-. мого способа заключается в снижении энергетических затрат для проведения процесса

40 эмульгирования. В табл. 1 приведены экспериментальные данные по оценке затрат пара на подогрев высоковязкого компонента заявляемого способа.и способа прототипа.

При различном объеме обрабатываемого

45 материала и постоянном потреблении электроэнергии заявляемый способ дает снижение энергозатрат в среднем на 5-10 g,.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволит повысить эффективность эмульгирования, т.е. получить эмульсию требуемой дисперсности за минимальное время и при минимальных энергетических затратах, Формула изобретения

Способ управления процессом эмульгирования, включающий регулирование расхода греющей среды и скорости перемещения рабочего органа эмульгатора в зависимости от измеренных величин кине1832048

Составитель А.Никифоров

Редактор Т.Никольская Техред М.Моргентал . Корректор С.Пекарь

Заказ 2600 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1130Э5Москва Ж 35 Ра аская маб. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина. 101 матической вязкости высоковязкого компонента на выходе из подогревателя и температуры в эмульгаторе, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат при эмульгировании, дополнительно измеряют величину поверхностного натяжения высоковязкого компонента на выходе из подогревателя и по его величине корректируют расход греющей среды. и скорость перемещения рабочего органа

5 змульгатора.