Аппарат для смешивания

(19) (11) О 8 Т ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОБ ОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт ядерной энергетики АН БССР(54) (57) АППАРАТ ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ, преимущественно жидкостей, жидкости с газом или порошкообразным материалом, содержащий корпус с патрубками и размещенные в корпусе рассекатель и камеру смешения, внутренняя поверхность которой имеет кольцевые .выступы с плавно очерченным профилем, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса за счет снижения энергозатрат, выступы выполнены с шагом (5 - 10)Ь, где Ь - высота выступа, а отношение высоты выступа к диаметру аппарата составляет 0,01 - 0,05.гнесколько приемов, поскольку собственно смешивание происходит в весьма ограниченной зоне - зоне сужения корпуса камеры смешения, а в дальнейшем процесс смешивания не интенсифицируется и затухает внижней части камеры. В результате, смесь снизкой степенью однородности смешиваемыхнкомпонентов направляется на повторныи цикл, что требует наличия дополнительных конструктивных элементов (циркуляционный трубопровод, рассекатель), а также вызывает дополнительные энергозатраты на передачу смеси во вторичный контур.Наиболее близким к изобретению по технической сушности и достигаемому результату является аппарат для смешивания жидкости с порошкообразным материалом, содержащий цилиндроконический корпус с пат 45 50 Изобретение относится к химическойтехнологии и может быть использовано длясмешивания жидкостей, жидкости с газомили порошкообразным материалом.Известен аппарат для смешивания жид 5кости и сыпучего материала, содержашиикорпус, устройство ввода, камеру смешения, патрубки ввода и вывода смешиваемыхматериалов, В данном аппарате с цельюповышения надежности перемешивание осуществляется под воздействием центробежных сил 1,Недостатками этого аппарата являютсявысокие энергетические затраты на вращение всей массы материалов и интенсивныйизнос стенок камеры смешения.Известен аппарат для смешивания жидкостей, жидкости с газом или порошкообразным материалом, содержащий корпус, состоящий из устройства ввода и камеры смешения, имеющей цилиндрическую форму,патрубок ввода смешиваемого компонента,расположенный внутри устройства ввода вего верхней части, верхний и нижний рассекатели, трубопровод вторичного контураперемешивания. В указанном аппарате смешивание осуществляется следующим образом. Через устройство ввода в камеру смешения сверху непрерывно подают в формекольцевой пленки жидкость с формированием вдоль стенок камеры цилиндрическойпленки жидкости, внутренняя поверхностькоторой изолирована от атмосферы, Внутрьполости, ограниченной пленкой жидкости,сверху вдоль внутренней поверхности пленки жидкости подают другой смешиваемыйкомпонент. Смешивание осуществляетсяв зоне сужения корпуса камеры смешенияза счет действия центробежных сил инерции,возникающих вследствие изменения траектории движения потоков жидкости и смешиваемых компонентов 12.Недостаткй данного аппарата - низкая экономичность процесса и значительные массогабаритные характеристики, Этовызвано тем, что процесс смешивания в из. 40вестном аппарате единицы определенного объема смешиваемых веществ проводится в рубками и размешенные в корпусе рассекатель и камеру смещения. Поверхность камеры смешения имеет кольцевые выступы с плавно очерченным профилем 13.Однако при определенных размерах выступов поток как бы перестает замечать их и процесс смешения не интенсифицируется, в результате чего необходимо направлять смесь на повторную обработку,Цель изобретения - повышение экономичности процесса за счет снижения энергозатрат.Поставленная цель достигается тем, что в аппарате для смешивания, содержашем корпус с патрубками, рассекатель и камеру смешения, внутренняя поверхность которой имеет кольцевые выступы с плавно очерченным профилем, выступы выполнены с шагом (5 - 10)Ь, где Ь - высота выступа, а отношение высоты выступа к диаметру аппарата составляет 0,01 - 0,05. При высоте выступов менее 0,01 диаметра (й) аппарата поток как бы не замечает их присутствия. Линии тока вдоль стенки искривляются, но никаких вихрей илизон отрыва не образуется, При достижении критической высоты (0,01 д) возникает вихревая зона. По мере увеличения относительной высоты выступа размер вихря растет, генерируясь с частотой 4 - 5 вихрей в секунду. С точки зрения интенсивности перемешивания материалов полезно иметь крупные вихри, но при достижении второй критической высоты 0,05 д между вершинамивыступов образуется линия разрыва и весь поток движется вне этой линии. Таким образом, выступы с размером более 0,05 дпоток вновь перестает замечать, при этом уменьшается объем камеры, Следовательно, для предлагаемого аппарата смешивания предельные высоты выступов должны лежать в интервале (0,01 - 0,05) с,Частицы перемешиваемого материала на входе в аппарат имеют поступательное движение. Момент количества движения их равен нулю. Вихри, рожденные выступами, захватывают эти частицы, передавая им часть своего момента количества движения. Естественно, интенсивность вращения их снижается.Как показали эксперименты, для вязких жидкостей или водоугольных смесей высоких концентраций интенсивность вращения вихря снижается на 50/с на расстоянии 5 п (Ь - высота выступа), для смесей малых концентраций предельное расстояние составляет 10 Ь -На чертеже изображен предлагаемый аппарат, общий вид; продольный разрез.Аппарат для смешивания жидкостей,жидкости с газом или порошкообразным материалом включает корпус 1, патрубок 2 ввода смешиваемого компонента, устройство 3 ввода жидкости, рассекатель 4, камеру смешения 5, внутренняя поверхность ко1085620 Составитель Т. Круглова Редактор М. Бандура Техред И. Верес Корректор И. Эрдейн Заказ 2107/5 Тираж 576 Подписное ВНИИПИ Государс 1 венного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП сПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4торой имеет кольцевые выступы 6 с плавно очерченным профилем, сборник 7, подсоединенный к нижней части камеры смешения.Предпочтительно выполнять профиль выступов по форме кривых, описываемых уравнениями у =Я в , (локон Аньези) и т = Ье" (показательная )ункция).Аппарат работает следующим образом.Через устройство 3 ввода в камеру смешения 5 непрерывно подается жидкость в форме кольцевой пленки с формированием ее вдоль стенок камеры смешения. Внутрь полости камеры смешения, ограниченной пленкой жидкости сверху вдоль внутренней поверхности жидкости через патрубок 2 ввода подают другой смешиваемый компонент (жидкость, газ, порошкообразный материал). В зоне сужения корпуса камеры смешения начинается процесс смешивания за счет действия центробежных сил инерции, возникающих вследствие изменения траектории движения потоков смешиваемых копомнентов. В конической части корпуса камеры смешения происходит дальнейшее 5 интенсивное перемешивание за счет организации вихревых зон в смешенном потоке при помощи выступов 6. Полученная смесь с высокой степенью однородности смешиваемых компонентов поступает в сборник 7,Наличие выступов на внутренней стенке 1 О камеры смешения дает возможность интенсифицировать процесс смешивания за счет организации вихревых зон в потоке смешиваемых компонентов и таким образом исключить повторное перемешивание, В результате снижаются энергетические затраты, упрощается конструкция аппарата за счет устранения вторичного контура, что в целом повышает экономичность процесса на 20 - 25/о по сравнению с известным устройством.