Газожидкостной смеситель

Изобретение относится к газожидкостным смесителям и может использоваться для приготовления тонкодисперсных газожидкостных смесей. Смеситель содержит последовательно соединенные жидкостную и смесительную камеры. Смеситель также снабжен противоточной смесительной камерой. Смесительная камера выполнена в виде блока из N смесительных камер. Выход противоточной смесительной камеры соединен с входом жидкостной камеры. Выход жидкостной камеры подключен к входу противоточной смесительной камеры. Технический результат состоит в повышении производительности и эффективности смесителя. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к смесительной технике и может быть использовано для приготовления тонкодисперсных газо-жидкостных смесей.

Наиболее близким к предложенному является газожидкостной смеситель, содержащий последовательно соединенные жидкостную и смесительную камеры, а также газовую камеру, причем жидкостная и газовая камера выполнены в виде двух полукамер, симметрично размещенных по сторонам смесительной камеры (см. а.с. №716575, B 01 F 5/00, 1976 г.).

Недостатком известного смесителя является низкая производительность и недостаточная эффективность из-за невозможности получения тонкодисперсной гомогенной пульпы в больших объемах. Это объясняется тем, что в известном смесителе используется механизм противотока, не позволяющий достичь кавитационных режимов смешивания.

Техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является повышение производительности и эффективности смесителя.

Указанный результат достигается тем, что известный газожидкостной смеситель, содержащий последовательно соединенные жидкостную и смесительную камеры, снабжен противоточной смесительной камерой, а смесительная камера выполнена в виде блока из N смесительных камер, причем выход противоточной смесительной камеры соединен с входом жидкостной камеры, выход которой подключен к входу противоточной смесительной камеры.

Целесообразно также смесительные камеры блока выполнить с регулятором потока.

Кроме того, противоточная камера и/или каждая из N камер блока могут быть выполнены в виде последовательно соединенных конфузора с выходным ускорителем потока, проточной камеры с патрубком подвода газа и диффузора.

При этом жидкостная камера также может быть выполнена в виде последовательно соединенных конфузора, проточной камеры с патрубком подвода газа и диффузора с входным ускорителем потока.

И, наконец, проходные сечения ускорителей потока конфузоров противоточной камеры и каждой из N камер блока могут выбираться из условия:

q/Q=0,05÷0,24,

где q и Q - расходы через ускоритель потока противоточной камеры и каждой из N камер блока соответственно.

На фиг.1, 2 в разрезе показаны варианты выполнения предлагаемого смесителя. Смеситель содержит последовательно соединенные жидкостную камеру 1 и блок из N (на фиг.1, 2 N=3) параллельных смесительных камер 2-4. Жидкостная камера 1 выполнена с патрубком 5 подвода активной среды, например сжатого воздуха, и охвачена контуром обратной связи в виде противоточной смесительной камеры 6. Патрубок 7 жидкостной камеры 1 служит для подвода пассивной среды (воды). Жидкостная камера 1 выполнена также с конфузором 8 и диффузором 9 с входным ускорителем потока 10. Камеры 2-4 и 6 имеют одинаковую конструкцию и выполнены с конфузором 11 с выходным ускорителем потока 12 и диффузором 13, а также патрубками 14 подвода газа. Патрубки 15 служат для отвода газожидкостной смеси. Позицией 16 на фиг.2 обозначен трубопровод (канал) подачи смеси на смесительные камеры 2-4, позицией 17 - регулятор потока в виде заслонок, частично перекрывающих поток смеси на смесительные камеры 3, 4 с целью выравнивания потоков через камеры 2-4.

Жидкостная камера 1 может быть выполнена не только в виде объемного насоса, но и с иным приводом (механическим), тогда патрубок 5 в смесителе отсутствует.

Важной особенностью предлагаемого смесителя является наличие двух контуров обратной связи. Первый контур охватывает жидкостную камеру 1 и образован противоточной камерой 6. Второй контур образуется при использовании смесителя между патрубками 7 и 15.

Ускорители потока 10, 12 выполняются либо в виде сужения, либо в виде установленного на оси соответствующего канала тела вращения.

Рассмотрим работу устройства более подробно. Поток воздуха, проходя через патрубок 5, камеру 1 и ускоритель потока 10, создает разрежение, обеспечивающее подачу жидкости через патрубок 7, конфузор 8, камеру 1, диффузор 9, канал 16 в конфузоры 11 смесительных камер 2-4. При этом осуществляется первая стадия смешения жидкости с газом.

Вторая стадия - интенсивное диспергирование воздуха - осуществляется за счет отведения части потока в противоточную камеру 6, ускоритель потока 12 которой обеспечивает создание в камере 6 каверны. В результате выходной поток жидкостной камеры 1 обогащается микропузырьками газа, значительная часть газа растворяется в жидкости и выделяется впоследствии.

Смесь жидкости, микропузырьков газа и более крупных пузырьков, не прошедших противоточную смесительную камеру 6, подается на вход блока смесительных камер 2-4, в каждой из которых происходит диспергирование крупных пузырьков газа и гомогенизация смеси в целом.

При использовании предлагаемого устройства целесообразно потоки от патрубков 15 направлять вверх в различные придонные участки резервуара. Проточный принцип работы смесителя обеспечивает достижение высокой производительности, а трехступенчатое смешение при наличии обратной связи - высокую эффективность работы, получение гомогенной смеси, насыщенной микропузырьками в диапазоне размеров.

1. Газожидкостной смеситель, содержащий последовательно соединенные жидкостную и смесительную камеры, отличающийся тем, что он снабжен противоточной смесительной камерой, а смесительная камера выполнена в виде блока из N смесительных камер, причем выход противоточной смесительной камеры соединен с входом жидкостной камеры, выход которой подключен к входу противоточной смесительной камеры.

2. Газожидкостной смеситель по п.1, отличающийся тем, что смесительные камеры блока выполнены с регулятором потока.

3. Газожидкостной смеситель по п.1, отличающийся тем, что противоточная камера и/или каждая из N камер блока выполнены в виде последовательно соединенных конфузора с выходным ускорителем потока, проточной камеры с патрубком подвода газа и диффузора.

4. Газожидкостной смеситель по п.1, отличающийся тем, что жидкостная камера выполнена в виде последовательно соединенных конфузора, проточной камеры с патрубком подвода газа и диффузора с входным ускорителем потока.

5. Газожидкостной смеситель по п.1, отличающийся тем, что проходные сечения ускорителей потока конфузоров противоточной камеры и каждой из N камер блока могут выбираться из условия

q/Q=0,05÷0,24,

где q и Q - расходы через ускоритель потока противоточной камеры и каждой из N камер блока соответственно.