Смеситель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 19) (111,1 Р 70 ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(54) СМЕ (57) Из об ным смеси ровать пр ИТЕЛЬетениетелямцессы относится к кавитации позволяет интенсифидиспергирования и гом 20 ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР1200967, кл. В 01 Р 7/02, 1984. генизации. Смеситель содержит корпус 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 смеси. Внутри корпуса последовательно размещены кавитаторы 4 и 5 в виде крыльчаток с лопастями суперка вити рую щего профиля. Первая по ходу потока крыльчатка установлена с возможностью свободного вращения и соединена с второй крыльчаткой посредством механизма, обеспечивающего разнонаправленное вращение крыльчаток. При этом крыльчатки имеют разные углы установки лопастей. 2 ил., 1 табл.10 15 20 30 35 50 55 Изобретение касается перемешивания и може быть использовано в нефтехимической промышленности.Цель изобретения - интенсификация процессов гомогенизации и диспергирования.На фи г. 1 схематически представлен смеситель, общий вид; на фиг. 2 - сечение А - А на фиг. 1.Смеситель состоит из корпуса 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 смеси, внутри которого установлены кавитатор 4 и кавитатор 5. Предварительный кавитатор 4 выполнен в виде крыльчатки с лопастями 6 суперкавитирующего профиля с острой передней кромкой и со ступицей 7, установленной на полом валу 8, с возможностью свободного вращения. Кавитатор 5 выполнен в виде крыльчатки с лопастями 9 суперкавитирующего профиля с острой передней кромкой и со ступицей 10, установленной на валу 11, снабженном ограничителем 12.Кавитатор 5 соединен с кавитатором 4 посредством меха низма, обеспечивающего разнонаправленное вращение крыльчатки, включающего зубчатое колесо 13, закрепленное на торцовой части вала 8 шестерню 14, закрепленную на валу 11 и размещенную между ними промежуточную шестерню 15: На краях вала 11 выполнены шейки 16 и 17, причем на шейке 16 запрессован подшипник 18, а на шейке 17 - подшипник 19. Наружная обойма подшипника 18 запрессована в обтекателе 20, который с помощью ножевидных направляющих 21 закреплен в патрубке 2 подвода смеси, Наружная обойма подшипника 19 запрессована в обтекателе 20, который с помощью ножевидных направляющих 22 закреплен в патрубке 3 отвода смеси. Между шестерней 14, и зубчатым колесом 13 установлена промежуточная шестерня 15, насаженная на промежуточный вал 23, который с другой стороны запрессован в подшипник 24, а наружная обойма подшипника 24 запрессована в обтекателе 20. Между ограничителем 12 и задней стенкой полого вала 8 установлен подшипник 25, а между ступицей 7 предварительного кавитатора 4 и ступицей 10 кавитатора 5 установлен подшипник 26.Смеситель работает следующим образом. Поток обрабатываемой смеси поступает через патрубок 2 в корпус 1, где за счет уменьшения сечения скорость смеси увеличивается и составляет 7 - 8 м/с.При попадании на предварительный кавитатор 4 поток смеси закручивается, приводя во вращение предварительный кавитатор 4. Крутящий момент от предварительного кавитатора 4 передается через зубчатое колесо 13 и промежуточную шестерню 15 шестерне 14, которая через вал 11 приводит во вращение кавитатор 5, При этом направление вращения кавитатора 5 противоположно направлению вращения предва. рительного кавитатора 4. Поток смеси, закрученный предварительным кавитатором 4, увеличивает свою скорость при одновременном снижении давления и на задних кромках лопастей предварительного кавитатора 4 начинают образовываться первичные кавитационные пузырьки. Попадая на лопасти кавитатора 5, поток смеси претерпевает резкое изменение направления закручивания с образованием макровихрей смеси с областями пониженного давления, где начинается генерирование вторичных кавитационных пузырьков. Одновременно первичные кавитационные пузырьки продолжают увеличивать свои размеры. Раскрученный поток смеси поступает на кавитатор 5, где скорость потока увеличивается до 14 - 20 м/ч и на задних кромках лопастей кавитатора 5 образуются третичные кавитационные пузырьки. Первичные, вторичные и третичные кавитационные пузырьки замыкаются за кавитатором с образованием кавитационной каверны, в хвостовой части которой происходит схлопывание кавитационных пузырьков и образуются поля кумулятивных микроструй со скоростью порядка 1 О м/с и ударными давлениями 10 кгс/см, которые оказывают интенсивное диспергирующее и перемешивающее воздействие на обрабатываемую смесь. Закручивая поток смеси на поедварительном кавитаторе 4 и резко раскручивая лоток на кавитаторе 5, создаются условия снижения порога скорости в связи с тем, что после кавитатора 4 образуется парожидкостная смесь и на кавитаторе 5 эта парогазовая смесь является зародышами новых кавитационных пузырьков. При этом образование кавитационных пузырьков происходит с меньшими энерго- затратами (по сравнению с дегазированной жидкостью), при которой за кавитатором 5 образуется каверна. Кроме того, кавитатор 5 обтекается парожидкостной смесью, что существенно снижает момент сопротивления вращению кавитатора 5 и через зубчатую передачу вращению предварительного кавитатора 4.Для снижения момента сил трения и уменьшения дисбаланса вал 11 установлен в подшипниках 18 и 19, а промежуточный вал 23 - в подшипнике 24. Кроме того, для снижения трения между ограничителем 12 и задней стенкой полого вала 8 установлен подшипник 25, а между ступицей 7 предварительного кавитатора 4 и ступицей 10 кавитатора 5 - подшипник 26.Необходимым условием вращения кавитаторов является неравенство моментбв сил, приложенных к кавитаторам. Это условие выполнено за счет различных углов установки лопастей б и 9, при равенстве диаметров кавитаторов и коэффициента передачи привода 1, 2, так как при этом были получены наилучшие результаты.1560286 М)М 2 М=рЫ/(1 - сова),(2) 15 20 25 Формула изобретения Контролируемьйпараметр Прототип .:ан ) оО =60с, =45" о=-45 ф о,= 60 ;, = 30 Содержаниесвободной серы, мас.ХАнализ на коррозиюВремя процесса, ч Отсутст -виеЗыдерж,Отсут тОтсутстНе вы 0,9 0,5 Не вы- Не вывиеВьдерж,внеВьиерж,держ. держ,52 50 держ,57 37 22 Обозначим суммарные моменты сил, действующих на предварительный кавитатор 4 и кавитатор 5, соответственно через М 1 и М 2. Тогда для эффективной работы смесителя необходимо выполнить условие, когда Момент сил (без учета коэффициента передачи), действующих на лопасти кавитаторов,где р - плотность смеси, обтекающей лопасть, кг/м,- расстояние от оси кавитатора досредней линии лопасти, м;г - количество лопастей кавитатора;1 - скорость набегающего на кавитаторпотока, м/с;а - угол установки лопастей.Угол а установки лопастей предварительного кавитатора 4 больше угла а установки лопастей кавитатора 5.Для более полного раскрытия возможностей предлагаемого технического решения приведены примеры.Предлагаемый смеситель и кавитационный реактор по прототипу были испытаны в процессе приготовления осерненного нигрола, который является одним из компонентов при производстве смазочно-охлаждающих жидкостей. Исходные данные. Расход суспензии нигрол+сера (содержание серы 2,3 об.о) Я=50 мз/ч. Смеситель и кавитационный реактор по прототипу установлены в циркуляционном контуре варочного аппарата объемом У=10 м.Температура осернеиия нигрола Т = = 150 С. Оценкой качеста осернения являлось содержание свободной серы, мас.о; анализ на коррозию стальной пластинки.Результаты испытаний сведены в таблицу.Для прототипа угол а - угол установки лопасти крыльчатки, при а)0 - поток закручивается в направлении вращения кавитатора. При аж 70 уменьшается содержание свободной серы, однако резко возрастают потери и энергозатраты на их преодоление.Использование данного изобретен,.д позволяет резко повысить интенсивность диспергирования и гомогенизации за счет разнонаправленного вра ще ния предва рительного и основного кавитаторов, обеспечивающего снижение порога скорости, при которой наступает кавитация; увеличение количества кавитационных пузырьков.При этом наилучшие результаты получены при угле установки лопастей предварительного ка вита тора а=60 и угле установки лопастей основного кавитатора а= 45 - 30. Смеситель, содержащий корпус с патрубкачи подвода и отвода смеси, внутри которого последовательно размещены кавитаторы в виде двух крыльчаток с лопастями суперкавитирующего профиля, вторая из которых по ходу потока установлена с возможностью вращения, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов гомогенизации и диспергирования, первая по ходу потока крыльчатка установлена с возможностью свободного вращения н соединена с второй крыльчаткой посредством ме ха низма, обеспечивающего разнонаправленное враще ние крыльчаток, при этом крыльчатки имеют разные углы установки лопастей. Предлагаемое решениеина, 101 Редактор М. ТовтинЗаказ 938НИИПИ Государственно113035,Производственно.издате Составитель Н, федоТехред И. ВересТираж 508о комитета по изобретениямМосква, Ж - 35, Раушскаяьский комбинат Патент, г роваКорректор Н. КорольПодписноеи открытиям при ГКНТ Снаб д. 4/5