Способ получения тонкодисперсных смесей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801066630 А Р 3/00 Й НОМИТЕТ СССРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОСУДАРСТВ О ДЕЛАМ И ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ Т КОДИСПЕРСНЫХ СМЕСЕИ путем со ния кавитации в жидкости вращающи лопастями с одновременной подачей в ток кавитируемой жидкости добавоч компонента, отличающийся тем, что, с ц повышения качества перемешивания за воздействия ударных волн, кавитируе жидкость и/или добавочный компонент насыщают газом, после чего поток полученной смеси сужают до образования струи сверхзвуковой скорости истечения. лоомеиги гюгл ои пел(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-ле 1 ия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 66,063 (088.8)(56) 1, Авторское свидетельство СССР551998, кл. В 01 Г 7/04, 1974.2. Авторское свидетельство СССР593724, кл. В 01 Г 7/04, 1978. ОН- здамисяпо- ного елью счет муюИзобретение относится к смешению и эмульгированию трудноперемешиваемых и вязких веществ (вода и масло, бензин и битум), диспергированию твердых веществ (крахмалосодержащее сырье, лакокрасочные материалы) в жидкой среде, в которой образованы кавитационные каверны, и может найти применение в химической, пищевой, целлюлозобумажной и других отраслях промышленности.Известен способ производства тонко- дисперсных смесей путем смешения жидкого или твердого компонента с потоком кавитируемой жидкости, подачи подмешиваемых компонентов внутрь каверны и последующего кавитационно-кумулятивного воздействия за счет микро- и макротурбулентных вихрей большой интенсивности, Возникающих при схлопывании газовых пузырьков, отрывающихся от хвостовой части каверн 15 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Однако степень гомогенизации и диспер. гирования, осуществляемая таким способом, может оказаться недостаточной для трудносмешиваемых веществ.Известен также способ получения тонкодисперсных смесей путем создания кавитации в жидкости вращающимися лопастями с одновременной подачей в поток кавитируемой жидкости добавочного компонента 2.Кавитационно-кумулятивный эффект (воздействия каверн) в данном случае усиливают турбулентным перемешиванием смеси, Этим повышается степень гомогенизации и диспергирования, но в незначительной мере, так как не используются возможности интенсификации процесса смешения за счет образования в смеси ударных волн.Целью изобретения является повышение качества перемешивани я за счет воздействия ударных волн.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения тонкодисперсных смесей путем создания кавитации в жидкости вращающимися лопастями с одновременной подачей в поток кавитируемой жидкости добавочного компонента, кавитируемую жидкость и/или добавочный компонент насыщают газом, после чего поток полученной смеси сужают до образования струи сверхзвуковой скорости истечения.Способ реализируется в устройстве, содержащем расположенный в полости корпуса вал с закрепленными на нем лопастями, имеющими суперкавитирующий профиль, патрубки для подачи жидкости и добавочного компонента, в полости корпуса расположен формирователь струи, выполненный в виде сопла сверхзвукового профиля, досопловая полость которого сообщается с патрубком корпуса, через который подается газ. Формирователь струи может быть образован сужением корпуса и/или расширением вала.На фиг. 1 схематически изоора 5 кецо устройство, осуществляоще редлагаемь 1 й способ, продольный разрез; на фиг. 2 то же, вариант выполнения канала В лопастях, закрепленных на валу; ца фиг. 3 то же, вариант выполнения дополнительных лопастей, закрепленных и корпусе; на фиг. 4- выполнение формирователя струи в виде местного расширения Вала; ца фиг. 6 то же, в виде местного сужения корпуса; нг фиг. 6 -- сечение Л-А ца фиг. 1 (форма суперкавитируюшего профиля лопастей); на фиг. 7 - зависимость размера часОт числа Оборотов Вала с лопастями;на фиг. 8-зависимость размера частиц от времени обработки.УстройстВО для Ос,ществген ия способа получения тонкодисперсцых смесей содер.жит расположенные в полости 1 корпуса 2 вал 3 с закрепленными на цем лопастями 4, имеющими суперкавцтирукцций профиль, образующий каверны 5; формирователь струи в виде сопла сверхзвуковоо профиля, образованный местным сужением 6 корпуса 2 и местным расширением 7 Вала 3.,цосопловая полость сообгцае 1 ся через отверстие 8 в корпусе 2 с клапацым устройством 9 попеременцой пода ги добавочного компонецта и газа (фиг. 11 или через отверстие 8 и каналь; 10 в 1 оцасгях 4 и валу 3 соответственно с устройстцом подачи цо,- мешивае:огс компонента и газа (фиг . 2 и фиг. 3).В корпусе 2 могут быть закреплены лопасти 11 с суперкавитируюцим профилем.Функция этих лопастейпредотвратить увлечение жидкости во Врацатсльцое движение лопастями ротора, а также способствовать интенсификации процесса смешения.Формирователь стоун может Оыть об разован местным расширением 7 Вала 3 и поВерхностью корпуса 2 местпьцн,."кенкем 6 корпуса 2 и поверхностью ВалаГ 1Поток жидкОсти ПОстуцает В кор 1 ус л.и перемещается вдоль лопастиза счет вращения лопастей 4 вала 3. При этом за лоасями 4 и 11 Образую 1 ся кавитационные каверны 5. Подмешиваемое веьцество и/или газ (воздух) постуцас", В хвостовую часть каверн через отверстия 8 и каналом 10.Увлекаемые В су 5 кецную ча ть сопел хвостовые части каверн дробяггсц ца микро- пузырьки, при схлопывации которых образуются кумулятивные микроструи выкокой энергии. Возникающие цри истечении через сопла ударные волны усиливают кавитационнокумулятивное Воздействие ца смесь.Физическая сущность явлений. способствующих образованию у;:,арць х Волн состоит В том, что скорость зв 1,ка в 2-фдзном газожидкостном потоке, содержаьцем газопаровые пузырьки, оторвавшиеся от каверн, колеблется в пределах 8- 5 м/с. Вследствие низкой скорости звука в ,;,зырьковой среде достижение потоком зь,а ений этой скорости в узком сечении сопла сгановится вполне возможным.Превышение же скорости истечения пузырькового потока над скоростью звука в 2-фазной среде приводит к сверхзвуковому о истечению и возникновению ударных волн.Физическая сущность самих ударных волн состоит в том, что на фронте перемещающейся ударной волны претерпевают разрыв все параметры потока жидкости - давление, плотность, скорость. Разрыв - это резкое изменение величины параметра. Резкое изменение давления, плотности и скорости обусловливает интенсивное диспергирование и смешение компонентов. Эффективность воздействия ударных волн весьма значительна и существенно усиливает кумулятивные воздействия. Отражение волн от корпуса и твердых поверхностей вызывает их суперпозицию и общая эффективность процесса диспергирования и смешения еще более возрастает. 25В таблице приведены сравнительные показатели степени диспергирования, полученные известным (кавитациоььно-кумуГбз (70 диР йццВОРм ЫМмог ю сжгю я) лятивпым) и предлагаемым (с ударными волнами) способами (жир + вода - исходные компоненты). Болььпое значение имеет согласование режимов работы суперкавитирующего устройства со сверхзвуковым соплом.На фиг. 7 и 8 показаны в качестве примера характерные зависимости при жирности 3,1% и 36 С. При других параметрах: жирность 2,5 - 3,5% и 25-40 С - характер зависимостей не изменяется, наблюдается лишь небольшой их сдвиг относительно осей.Из фиг. 8 следует, что по достижении опре коленного времени продолжительности процесса средний диаметр жировых шариков практически далее не изменяется. Изменение продолжительности обработки дости. гается с помощью рециркуляции потока.Йз фиг. 7 следует, что при некоторых режимах скоростей вращения лопастей результаты получаются хуже, Имеется отптимум, соответствующий скоростям 2000- 3000 обмьн, которые и приводятся в табл. 2. Гри этих скоростях жировые шарики получаются наименьших размеров.Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно повысить качество смеси при небольшой продолжительности процесса перемешивания.1066 бЗО ГГг г.5 МУ Редактор М. ТовтинЗаказ 11089/9 орректор М. ШарошПодписноеССР митета Соткрытийнаб., д. 4Проектн КВЯд, ул Составитель Н, ФедороТехред И. ВересТираж 581ВН КИПИ Государственного копо делам изобретений и113035, Москва, Ж 35, РаушсФилиал ППП Патент, г. Уж горо