Вихревой эмульсор

Изобретение относится к приготовлению тонкодисперсных эмульсий в системах жидкость - жидкость. Вихревой эмульсор содержит вихревую трубу с двумя тангенциальными патрубками. Вихревая труба выполнена в виде цилиндра, длина которого равна десяти внутренним его диаметрам. Один из патрубков предназначен для подачи первого компонента и размещен у верхнего торца вихревой трубы под углом наклона к горизонтали 20-30°, а второй - для отвода готовой эмульсии и размещен у нижнего торца вихревой трубы. Патрубок для подачи второго компонента установлен соосно в вихревой трубе с нижнего ее торца с возможностью осевого перемещения, а расстояние от торца патрубка для подачи второго компонента до верхнего торца вихревой трубы равно 0,25÷1 от внутреннего диаметра патрубка для подачи второго компонента. Патрубок готовой эмульсии выполнен с внутренним диаметром, равным половине внутреннего диаметра вихревой трубы, патрубок для подачи второго компонента выполнен с внутренним радиусом, равным внутреннему диаметру патрубка для подачи первого компонента. Обеспечивается снижение потерь давления жидкости, увеличение зоны кавитации и исключения застойных зон. 3 ил.

 

Изобретение относится к химической и пищевой промышленности, а именно к приготовлению тонкодисперсных эмульсий в системах жидкость - жидкость.

Известен гидродинамический излучатель (патент №230548, кл. В06В 1/20, 1967) для получения эмульсий, содержащий корпус, в котором концентрично расположены конусы с пазами для закрутки жидкости в противоположные стороны. Корпус снабжен крышкой с патрубком для подвода смешиваемых жидкостей и камерой стабилизации. Недостатком известного устройства является наличие полостей со слабо проточными зонами, в которых неизбежно возникает расслоение смешиваемых жидкостей и дополнительные потери давления.

Известен гидродинамический смеситель (патент №709150, кл. B01F 11/02, 1980), содержащий сопло, расположенное в его корпусе и выполненное в форме диффузора с плавно расширяющимся профилем, обращенным к экрану, а также завихрители, установленные во входных патрубках. Недостаток известного устройства заключается в том, что не использован такой гидродинамический эффект, как кавитация, который позволяет получить эмульсию высокого качества.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является вихревой гидродинамический эмульсор (патент №2091144, кл. B01F 5/00, 1997), имеющий корпус с входными и выходными патрубками и с размещенным в нем завихрителем и перфорированной диафрагмой. Недостатком этого

устройства является наличие в перфорированной диафрагме отверстий малого диаметра, в которых возникают дополнительные потери давления. Кроме того, малая зона кавитации снижает эффект эмульгирования.

Задачей, лежащей в основе настоящего изобретения, является создание вихревого эмульсора для получения мелкодисперсной эмульсии за счет снижения потерь давления жидкости, увеличения зоны кавитации и исключения застойных зон, который имел бы более простую и/или недорогую конструкцию в отношении к описанным выше излучателю, смесителю и эмульсору.

Изобретение поясняется описанием и приложенными к нему чертежами.

На фиг. 1 схематически изображен продольный разрез вихревого эмульсора, на фиг. 2 - вид сверху, на фиг. 3 - поперечный разрез.

Вихревой эмульсор содержит вихревую трубу 1 с двумя тангенциальными патрубками, выполненную в виде цилиндра длиной, равной десяти внутренним его диаметрам при этом патрубок 2 предназначен для подачи первого компонента и размещен у верхнего торца вихревой трубы под углом наклона к горизонтали α=20-30°, а патрубок 3 - для отвода готовой эмульсии и размещен у нижнего торца вихревой трубы 1, причем патрубок для подачи второго компонента 4 установлен соосно в вихревой трубе 1 с нижнего ее торца с возможностью осевого перемещения, при этом патрубок готовой эмульсии 3 выполнен с внутренним диаметром, равным половине внутреннего диаметра вихревой трубы 1, патрубок для подачи второго компонента 4 выполнен с внутренним радиусом, равным внутреннему диаметру патрубка для подачи первого компонента 2.

Вихревой эмульсор работает следующим образом.

Первый компонент, составляющий дисперсную среду в эмульсии, подается под давлением в патрубок 2. Попадая тангенциально в корпус вихревой трубы 1, он приобретает вращательное движение, создавая в приосевой части трубы пониженное давление, благодаря которому происходит подсасывание второго компонента по патрубку 4. За счет резкого изменения направления движения второго компонента на входе в вихревую трубу 1 происходит интенсивное смешение сред и образование эмульсии. В процессе перемещения эмульсии к выходному патрубку 3 происходит еще более интенсивное ее эмульгирование.

Чем больший путь проходит эмульсия от зоны смешения до выходного патрубка 3, тем интенсивнее осуществляется эмульгирование, однако, с другой стороны поток тормозится о стенки вихревой трубы 1, что в результате приводит к снижению интенсивности эмульгирования.

Возможность изменения расстояния l от торца патрубка для подачи второго компонента 4 до верхнего торца вихревой трубы 1 в диапазоне 0,25÷1 от внутреннего диаметра патрубка для подачи второго компонента 4 позволяет изменить величину разряжения в центральной части вихревой трубы 1 и тем самым изменить расход второго компонента от максимума до нуля.

Использование предлагаемой конструкции позволяет улучшить по дисперсности качество эмульсии, состоящей из двух компонентов.

Экспериментальными исследованиями установлено, что оптимальное соотношение площадей сечения вихревой трубы 1 и патрубка второго компонента 4 равно отношению 6:1.

Оптимальная длина вихревой трубы L относится к ее диаметру DB как 10:1.

Внутренний диаметр d1 патрубка первого компонента 2 определяется из уравнения неразрывности потока жидкости:

где: Q - расход первого компонента, м3/с;

F - площадь поперечного сечения потока первого компонента, м2;

υ - скорость движения первого компонента на входе в вихревой эмульсор, м/с.

Из уравнения 1 выразим площадь сечения потока и получим:

где: d1 - внутренний диаметр патрубка первого компонента, м.

Скорость υ на входе в вихревой эмульсор определим из условия ее максимально возможного значения, которая зависит от перепада давления Р:

где: Р - давление первого компонента на входе в патрубок для подачи первого компонента, Па;

ρ - плотность первого компонента, кг/м3.

Чем больше скорость первого компонента на входе в вихревую трубу 1, тем меньше давление в центральной части вихревого потока и тем интенсивнее происходит подсасывание второго компонента и смешение его с первым.

Подставив уравнение 3 в уравнение 2 и, преобразовав его, получим значение внутреннего диаметра патрубка для подачи первого компонента, которое определяется по уравнению:

Внутренний диаметр патрубка второго компонента:

Внутренний диаметр вихревой трубы:

Внутренний диаметр патрубка готовой эмульсии:

Расстояние от торца патрубки для подачи второго компонента до торца корпуса вихревой трубы:

Длина корпуса вихревого эмульсора:

Вихревой эмульсор, содержащий вихревую трубу с двумя тангенциальными патрубками, отличающийся тем, что вихревая труба выполнена в виде цилиндра, длина которого равна десяти внутренним его диаметрам, при этом один из патрубков предназначен для подачи первого компонента и размещен у верхнего торца вихревой трубы под углом наклона к горизонтали 20-30°, а второй - для отвода готовой эмульсии и размещен у нижнего торца вихревой трубы, причем патрубок для подачи второго компонента установлен соосно в вихревой трубе с нижнего ее торца с возможностью осевого перемещения, а расстояние от торца патрубка для подачи второго компонента до верхнего торца вихревой трубы равно 0,25÷1 от внутреннего диаметра патрубка для подачи второго компонента, при этом патрубок готовой эмульсии выполнен с внутренним диаметром, равным половине внутреннего диаметра вихревой трубы, патрубок для подачи второго компонента выполнен с внутренним радиусом, равным внутреннему диаметру патрубка для подачи первого компонента, при этом внутренний диаметр патрубка для подачи первого компонента d1 определяется по уравнению:

где: d1 - внутренний диаметр патрубка для подачи первого компонента, м,
Q - расход первого компонента, м3/с,
ρ - плотность первого компонента, кг/м3,
Р - давление первого компонента на входе в патрубок для подачи первого компонента, Па.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к генератору микропузырьков и устройству генерирования микропузырьков. Одним из аспектов настоящего изобретения является генератор микропузырьков, в котором имеется вихревая камера, отверстие для подачи текучей среды, соединенное с вихревой камерой, при этом отверстие для подачи текучей среды предназначено для подачи текучей среды вдоль линии, касательной к внутренней поверхности вихревой камеры, и выпускную трубу, предназначенную для направления текучей среды в направлении, по существу, перпендикулярном направлению, в котором текучая среда введена.

Изобретение относится к смешивающему устройству для смешивания первого газа со вторым газом, причем этот второй газ является коррозионным по отношению к смешивающему устройству.

Изобретение предназначено для использования в дорожном строительстве при производстве асфальтобетонных смесей и устройстве дорожного покрытия. Устройство содержит смеситель, системы подачи битума и вспенивающей жидкости, снабженные запорной арматурой, и диспергирующее устройство.

Изобретение относится к оборудованию, используемому при производстве фосфорсеросодержащих удобрений, основной стадией которого является аммонизация кислот. Реактор состоит из корпуса, входящей в него реакционной трубы, патрубков ввода кислот, патрубка ввода аммиака, установленного на корпусе, и патрубка вывода продукта.

Изобретение предназначено для применения в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к электроизоляционной промышленности, судо-, авиа-, авто-, машиностроению и может быть использовано для получения полимерных композиционных материалов, печатных плат и лакотканей.

Изобретение предназначено для применения в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к системам ультрафиолетового излучения, применяемым для уничтожения микроорганизмов, и в частности к способу перемешивания жидкостей в системах, в которых используется ультрафиолетовый свет для обеззараживания жидкостей.

Изобретение относится к смесительным устройствам непрерывного действия и может быть применено для приготовления однородных смесей и эмульсий при перемешивании потоков жидкостей и газов в различных областях химической промышленности, нефтехимии, нефтегазопереработке, фармацевтике, жилищно-коммунальном хозяйстве и пищевой промышленности.

Изобретение относится к химической, легкой и другим отраслям промышленности и может использоваться для перемешивания различных смол, лаков, красок, а также газообразных сред.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, тепломассообменных процессов в системах "жидкость-жидкость" и "газ-жидкость".

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен ультразвуковой смеситель растительного масла и минерального топлива, содержащий ультразвуковой излучатель (1), электронный блок управления (3).

Изобретение относится к прибору для приготовления готовой к использованию шпаклевочной массы посредством связующего и отверждающего компонентов согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Изобретение относится к аппарату, системе и способу эмульгирования масла и воды для приготовления водных эмульсий клеящих агентов для проклейки в массе или поверхностной проклейки бумаги и картона.
Изобретение может быть использовано в области нефтедобывающей промышленности. Способ переработки жидких нефтешламов в гидратированное топливо включает нагрев и очистку нефтешлама.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для улучшения физико-химических и эксплуатационных характеристик топочных мазутов на тепловых электрических станциях, в котельных промышленных предприятий, котельных агропромышленного комплекса и ЖКХ.

Изобретение предназначено для приготовления топливных смесей. Установка содержит источники нефтепродукта и воды, парогенератор, насосы, паропроводы, трубопроводы, подогреватели воды и нефтепродукта, роторный аппарат, накопительную емкость, контуры обработки нефтепродукта, систему подготовки дозируемых компонентов, систему парораспределения, систему дренажной пропарки и очистки оборудования.

Эмульсер // 2502549
Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к получению смесей из многокомпонентных смесей с добавлением жидких ингредиентов. В верхней части прямоугольного корпуса установлены два наклонных подающих лотка, нижняя плоскость которых обогревается горячей водой.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для приготовления водотопливных эмульсий для котельных промышленных предприятий, судовых энергетических установок (главных двигателей, газотурбинных, вспомогательных котлов).

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для гидродинамического эмульгирования жидкого топлива содержит гидродинамический кавитационный аппарат, выполненный как тангенциально-осевой вихревой эмульгатор, состоящий из трубопровода обрабатываемых жидких топлив, трубопровода добавляемой жидкости - чистой, замазученной или замасленной воды, отработавших масел, горючих жидких отходов, присадок, цилиндрического корпуса эмульгатора с верхней и средней кольцевыми полостями и внутренней полостью, кавитационной зоной; верхняя и средняя кольцевые полости связаны тангенциально установленными соплами с внутренней полостью корпуса эмульгатора, обеспечивающими, соответственно, тангенциальный подвод в нее жидких топлив и добавляемой жидкости, трубопровод добавляемой жидкости соединен осевым патрубком с внутренней полостью корпуса эмульгатора, с возможностью подачи в его центральную осевую часть добавляемой жидкости; трубопровод добавляемой жидкости снабжен регулирующим вентилем с возможностью регулирования в эмульгированном топливе процентного соотношения обрабатываемого жидкого топлива и добавляемой жидкости.

Изобретение относится к устройству для смешивания и охлаждения двух реакционноспособных жидкостей и к способу производства пероксомоносерной кислоты с помощью этого устройства. Устройство для смешивания и охлаждения двух реакционноспособных жидкостей содержит многотрубный теплообменник с пучком параллельных труб, расположенных в общем кожухе, распределительную камеру, в которую одним концом открыты все трубы пучка, и первый вход в распределительную камеру для введения первой жидкости, причем устройство имеет второй вход в распределительную камеру, выполненный с выпускными отверстиями для введения второй жидкости, находящимися в распределительной камере и ориентированными так, чтобы направлять вводимую жидкость поперек осей труб пучка. Техническим результатом изобретения является возможность производства пероксомоносерной кислоты с применением менее сложного оборудования, чем известные решения, и безопасность осуществления в крупных масштабах с высокими значениями выхода, поскольку позволяет избежать воздействия высоких температур на пероксомоносерную кислоту и непрореагировавшую перекись водорода, ведущего к разложению перекиси. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к приготовлению тонкодисперсных эмульсий в системах жидкость - жидкость. Вихревой эмульсор содержит вихревую трубу с двумя тангенциальными патрубками. Вихревая труба выполнена в виде цилиндра, длина которого равна десяти внутренним его диаметрам. Один из патрубков предназначен для подачи первого компонента и размещен у верхнего торца вихревой трубы под углом наклона к горизонтали 20-30°, а второй - для отвода готовой эмульсии и размещен у нижнего торца вихревой трубы. Патрубок для подачи второго компонента установлен соосно в вихревой трубе с нижнего ее торца с возможностью осевого перемещения, а расстояние от торца патрубка для подачи второго компонента до верхнего торца вихревой трубы равно 0,25÷1 от внутреннего диаметра патрубка для подачи второго компонента. Патрубок готовой эмульсии выполнен с внутренним диаметром, равным половине внутреннего диаметра вихревой трубы, патрубок для подачи второго компонента выполнен с внутренним радиусом, равным внутреннему диаметру патрубка для подачи первого компонента. Обеспечивается снижение потерь давления жидкости, увеличение зоны кавитации и исключения застойных зон. 3 ил.

Наверх