Смеситель-гомогенизатор
Владельцы патента RU 2314149:
Закрытое акционерное общество "Научно-производственная компания "Экология" (RU)
Изобретение относится к процессам смешения и может быть использовано в энергетической и пищевой промышленности. Смеситель-гомогенизатор содержит цилиндрический корпус c патрубками входа и выхода рабочей среды. В корпусе размещена насадка с сопловыми каналами и смесительная камера с диспергатором. Диспрегатор установлен на внутренней боковой поверхности смесительной камеры на расстоянии 10-20 калибров соплового канала от насадки и выполнен в виде замкнутого профилированного кольца со скошенным торцом со стороны насадки. Технический результат состоит в повышении степени диспергирования рабочей среды и надежности работы смесителя-гомогенизатора в целом. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к процессам смешения и может быть использовано в энергетической и пищевой промышленности.
Известен смеситель-гомогенизатор, содержащий цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода рабочей среды и размещенные в корпусе по ходу движения рабочей среды сопловую насадку и смесительную камеру (RU, № 2091144 C1 1997 г.).
Недостатком указанного смесителя-гомогенизатора является усложненность технологического оборудования и процесса смешения в целом.
Ближайшим аналогом изобретения является смеситель-гомогенизатор, содержащий цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода рабочей среды и размещенные в корпусе по ходу движения рабочей среды насадку с сопловыми каналами и смесительную камеру с диспергатором (DE, № 2634496 С2, 1985 г.).
Диспергатор в известном смесителе-гомогенизаторе выполнен в виде профилированной пластины и установлен по оси смесительной камеры.
Недостатком указанного технического решения является недостаточно полное смешение рабочей среды из-за низкой степени диспергирования.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении степени диспергирования рабочей среды и надежности работы смесителя-гомогенизатора в целом.
Указанный технический результат достигается тем, что в смесителе-гомогенизаторе, содержащем цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода рабочей среды и размещенные в корпусе по ходу движения рабочей среды насадку с сопловыми каналами и смесительную камеру с диспергатором, диспергатор установлен на внутренней боковой поверхности смесительной камеры и выполнен в виде замкнутого профилированного кольца, торец которого скошен со стороны насадки.
Диспергатор может быть закреплен на расстоянии 10-20 калибров соплового канала от насадки.
Торец диспергатора может быть скошен по ходу движения рабочей среды.
Торец диспергатора может быть скошен под углом больше 90° относительно направления движения рабочей среды.
Скос торца диспергатора может быть выполнен профильным.
Корпус может быть снабжен дополнительным патрубком ввода, размещенным за диспергатором по ходу движения рабочей среды.
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен смеситель-гомогенизатор.
Смеситель-гомогенизатор содержит цилиндрический корпус 1, патрубок входа 2 и диффузорный патрубок выхода 3 рабочей среды, насадку 4 с сопловыми каналами 5, смесительную камеру 6 и установленный на внутренней боковой поверхности смесительной камеры 6 диспергатор в виде замкнутого профилированного кольца 7 со скошенным торцом 8 со стороны насадки 4. Корпус 1 снабжен конфузором 9, горловиной 10 и дополнительным патрубком ввода 11.
Подвергаемая диспергированию рабочая среда подается на патрубок входа 2 и проходит насадку 4, где распределяется сопловыми каналами 5 на автономные струи. В струйном режиме рабочая среда поступает в смесительную камеру 6 и подается на диспергатор 7. Месторасположение диспергатора 7 выбирается, с одной стороны, из условия сохранения струйного режима течения рабочей среды на всем протяжении вплоть до контакта с диспергатором 7 и одновременно к моменту контакта с диспергатором 7 струи должны находиться в начальной стадии распада из-за наличия в них волновых возмущений. Опыт эксплуатации смесителя-гомогенизатора выявил оптимальное расстояние размещения диспергатора от насадки в пределах 10-20 калибров соплового канала. Скошенный торец 8 диспергатора 7 изменяет направление течения периферийных струй рабочей среды и обеспечивает их внедрение в центральную область потока. В результате, взаимодействие между собой струй с различным углом течения и различной осевой составляющей скорости приводит к скольжению струй между собой, что инициирует отрыв пограничных структур в струях, их перемешивание и диспергирование рабочей среды в целом. В каждом конкретном случае, в зависимости от исходных данных и состава рабочей среды, выбирается свой угол скоса торца 7, который может быть скошен как по ходу, так и под углом больше 90° относительно направления движения рабочей среды и может быть спрофилирован с требуемой ориентацией среза скоса.
После диспергатора 7 образуется двухфазная смесь, состоящая из глубоко гомогенизированной по конденсированной компоненте рабочей среды и насыщенного пара. Образованная смесь проходит систему "конфузор" 9, "горловина" 10, "диффузор" 3 и при этом парокапельный поток инвертируется в жидкостно-пузырьковый поток с высокой концентрацией паровых пузырьков. Конденсация паровых пузырьков в конце горловины 10 и далее в диффузорном патрубке выхода 3 сопровождается в фазе схлопывания пузырьков интенсивным кавитационным воздействием на окружающую рабочую среду. Возникающее при этом интенсивное воздействие акустического давления (порядка 3000 атм) и температуры (порядка 800К) включает тонкие механизмы преобразования структуры и гомогенизации на молекулярном уровне.
При необходимости, по дополнительному патрубку ввода 11 в двухфазную рабочую среду вводятся в режиме эжекции требуемые ингредиенты или добавки, которые в процессе дальнейшего совместного течения с рабочей средой гомогенизируются и равномерно распределяются по объему рабочей среды.
Таким образом, описанное техническое решение повышает степень диспергирования рабочей среды и надежность работы смесителя-гомогенизатора в целом.
1. Смеситель-гомогенизатор, содержащий цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода рабочей среды и размещенные в корпусе по ходу движения рабочей среды насадку с сопловыми каналами и смесительную камеру с диспергатором, отличающийся тем, что диспергатор установлен на внутренней боковой поверхности смесительной камеры на расстоянии 10-20 калибров соплового канала от насадки и выполнен в виде замкнутого профилированного кольца, торец которого скошен со стороны насадки.
2. Смеситель-гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что торец диспергатора скошен по ходу движения рабочей среды.
3. Смеситель-гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что торец диспергатора скошен под углом больше 90° относительно направления движения рабочей среды.
4. Смеситель-гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что скос торца диспергатора выполнен профильным.
5. Смеситель-гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен дополнительным патрубком ввода, размещенным за диспергатором по ходу движения рабочей среды.
