Смеситель жидкостей Советский патент 1984 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится, к устройствам -для перемешивания жидких сред и может быть использовано в технике очистки воды, обогащения м нерального сырья, химическор, пиадёвой и ряде других отраслей промышленности.

Известен смеситель струйного типа, содержащий смесительную камеру, в которую жидкости подаются через сопла под напором лод углом или навстречу друг другу Cl3.

Однако такая конструкция отличается болыиими энергетическими затратами на турбулизацию потоков.

Применение смесителя такого тиfta для приготовления жидкостей с быстро изменяющимися физико-химичекими свойствами, например золя активной кремнекислоты/ или жидкостей, мгндвенно вступающих в контакт друг с другом или с твердой фазой, ухудгиает их технологические свойства.Такое ухудшение обусловлено явлением перезарядки золя в центрах активации, а в случае обра ботки суспензии флокулянтом в смесителях, обеспечивающих высокую турбулентность, наблюдается разрушение флокул, так как конструкция не обеспечивает соблюдение оптимал ной величины критерия Кемпа Поэтому для восстановления флокул первоначальная дозареагента применяется завышенной.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности к достигаемому результату является смеситель жидкостей, содержащий подводящие патрубки с пленочным распределителем, размещенным внутри смесительной камеры со стенкой, установленной поперечно движению пленок, и устройство для отвода смеси. Стенка служит внезапным npe пятствием для возникновения интенсивной турбулентности. Введение процесса смешения в тонких слоях в совокупности с дополнительным перемешиванием в момент удара о препятствие обеспечиваетинтенсивное перемешивание С 2.

Однако для известной конструкци характерны высокие энергозатраты вследствие необходимости поддерживания высокого напора на выходе из подводящих патрубков, ограничен ность степени уточнения слоев жидкости, определяемрй соотношением диаметров патрубков и распылителя (диски) , которое составляет 1,5-2,5, невозможность осуществлять смешение более чем двух компонентов и невозможность ведения процесса в условиях оптимальной величины критерия Кемпа вследствие ВЫСОКОЙ турбулентности.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение эффективности процесса смешения.

Поставленная цель достигается тем,что в смесителе жидкостей, содержащем подводящие патрубки с пленочным распределителем, размещенным внутри смесительной камеры со стенкой, установленной поперечно движению пленок, и устройство для отвода смеси, пленочный распределитель выполнен в виде коаксиально устсшовленных относительно вертикальной оси усеченных тел вращения, большие основания которых размещены в нижней части, а меньшие - в верхней части смесителя, смесительная камера образована наружным и внутренним, торооб- разными желобами, при этом наружный желоб одним концом плавно сопряжен с нижней частью внутреннего тела вращения, а другим соединен со стенкой камеры, установленной поперечно движению пленок.

Кром того, внутри тел вращения между верхними основаниями и концами подводящих патрубков образованы стабилизирующие камеры.

В предлагаемой конструкции обеспечивается возможность получения раздельно образуемых в ламинарном режиме тонких пленок смешиваемых жидкостей с последующим мгновенным и полным их перемешиванием в момент удара о препятствие. При этом подача жидкостей может осуществляться с минимальными потерями напора и прцесс мохсет проводиться прн оптимальных дозах реагентов, так как устраняются причины (продолжительная высокая турбулентность, крупномасштабные вихри при перемешивании) разрушения хлопьев.

На чертеже схематично -показана конструкция смесителя, продольный разрез.

Смеситель содержит пленочный распределитель, выполненный в виде усеченных коаксиально установленных тел вращения: наружного 1 и внутреннего 2. Меньшие основания соответственно 3 и 4 этих тал,имеющие переливные кромки, размещены в верхней части, а большие основания соответственно 5 и 6 - в нижней части смесителя. Внутри тел 1 и 2 вращения образованы стабилизирующие камеры соответственно 7 и 8, к которым подключены концы подводящих патрубков соответственно 9 и 10 Смесительная камера 11 образована наружным 12 и внутренним 13 торообразными желобами. При зтом наружный желоб 12 одним концом плавно сопряжен и с нижней частью внутреннего тела вращения, а другим соединен со стенкой 14 камеры 11, установленной поперечно движению пленок, образующей внезапный перегиб. Камера 11 имеет промежуточ ный сборник 15 смеси, сообщенный посредством переливных трубок 16 с поддоном 17. Нижняя кромка нару ного тела 1 вращения введена внутрь смесительной камеры 11. Устройство работает следующим образом. Первая исходная жидкость, например суспензия, по патрубку 10 подается в стабилизирующую камеру 8, откуда через переливную кро ку основания 4 равномерно поступа на внешнюю поверхность внутреннег тела 2 вращения и под действием С тяжести устремляется с ускорением книзу. Поскольку диаметр распреде лителя увеличивается, толщина сло жидкости непрерывно равномерно уменьшается, образуется тонкая пленка. Аналогичный процесс происходит с другой жидкостью, например раствором флокулянта. Последний по патрубку 9 подается в стабилизирующую камеру 7, затем, перелившись через кромку 3, попадает, на внешнюю поверхность тела вращения и далее, стекая по. его п верхности, образует тонкую равномерную пленку. Пленка суспензии, стекающая подтелу 2, .достигая см сительной камеры 11/ продолжает п инерции двигаться, вверх вдоль изгиба стенки камеры.Пленка раствора флокулянта стекает с нижней кромки внешнего тела 1 рращения и накладывается на пленку суспензии. Двухслойный поток движется вдоль плавного изгиба стенки камеры, за тем . встречает на своем пути препятствие в виде стенки 14. Возникает турбулентный вихрь,и вследс очень малой толщины слоев (пленок жидкостей происходит их практичес ки мгновенное и полное перемешива ние. С5месь попадает в промежуточный сборник 15, затем через переливные; трубки 16 поступает в поддон 17, откуда отводится по назна чению (например, в отстойник или камеру реакции). Предлагаемая конструкция смесителя представляет собой лишь один из многих возможных вариантов. Тел вращения в распределителе может быть больше, чем два, их число равно количеству смешиваемых жидкостей. Если смешивается больше чем две жидкости, между внешним и внутренним телами, коаксиально устанавливаются промежуточные тела, по конструкции аналогичные внешнему телу. По своей форме они могут представлять собой, например, усеченные конусы, а также полусферы, полуовоиды или любые другие тела вращения с выпуклой, ровной или вогнутой поверхностью, при условии увеличения их диаметра к нижнему основанию, что необходимо для равномерного постепенного утонения плен-. ки жидкости. В одном устройстве мо- . гут быть применены тела разн-х конфигураций, например усеченный конус и полусфера и т.п. Может быть подобрана для каждой из смешиваемых жидкостей оптимальная конфигурация распределителя, а также оптимальные размеры, которые в зависимости от расхода, вязкости и дру. гих физико-химических характеристик жидкостей обеспечат оптимальный-, режим образований пленки. Предлагаемая конструкция позволяет, такР1м образом, в широких пределах регулировать критерий Кемпа без дополнительных энергозатрат за счет изменения формы или размеров распределителя. Отсутствие высоких энергозатрат на турбулизацию потока (смешиваемых жидкостей) обеспечивает экономичность устройства .малая продолжительность и высокая эффективность перемешивания позволяет сократить расход реагентов. При этом обеспечивается возможность перемешивания более чем двух жидкостей.одновременно.

1.СМЕСИТЕЛЬ ЖИДКОСТЕЙ, содержащий подводящие патрубки с пленочным распределителем, размещенным внутри смесительной камеры со стенкой, установленной поперечно движению пленок, и устройство для отвода смеси, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения эффективности про цесса смеагения, пленочный распределитель выполнен в виде коаксиально установленных относительно . вертикальной оси усеченных тел вращения, большие основания которых размещены в нижней части, а меньшиев верхней части смесителя, смесительная камера образована наружным и внутренним торообразными желйбами, при этом на|)ужный желоб одним концом плавно сопряжен с нижней частью внутреннего тела вращения, а другим соединен со стенкой камеры, установленной поперечно движению пленок. 2. Смеситель по п.1, о т л и чающийся тем, что внутри (Л тел вращения между верхними основаниями и концами подводящих патрубс ков образованы стабилизируюпще камеры. 4; ел ч1 ;о