КАВИТАЦИОННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ Советский патент 1997 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к устройствам для смешения реагентов с основными технологическими продуктами и предназначено для использования в нефтехимической, химической, пищевой и других отраслях народного хозяйства, где необходимо эффективное перемешивание веществ.

Цель изобретения повышение эффективности работы устройства.

На чертеже схематически изображен предлагаемый смеситель, продольный разрез.

Смеситель содержит цилиндрический корпус 1, в котором расположено сопло 2, перед которым по ходу потока размещен кавитатор 3 с лопастями суперкавитирующего профиля. Кавитатор закреплен в корпусе неподвижно и через него проходит полый шток 4 с отверстиями 5 в стенке, соединенный с приводом 6 возвратно-поступательного движения. Шток 4 снабжен размещенным на его конце коническим насадком 7 со сквозным центральным отверстием 8, сообщенным с полостью 9 штока 4. При этом отверстие 5 в стенке штока расположено перед соплом, а конический насадок 7 внутри сопла. Кавитатор установлен на ступице 10 и закреплен в корпусе посредством радиальных ножей 11.

Кавитационный смеситель работает следующим образом.

Поток смешиваемых компонентов движется по цилиндрическому корпусу 1 со скоростью порядка 2-3 м/с. Попадая на кавитатор 3, поток увеличивает свою скорость до 8-10 м/с, при этом понижается давление насыщенных паров и жидкость вскипает. Образуются паровые пузырьки, при схлопывании последних образуются кумулятивные микроструйки со скоростью порядка 10⁵ м/с и ударными давлениями до 10⁴ атм. Образование пузырьков в условиях повышенных давлений затруднено. Это приводит к повышенным энергозатратам и снижению интенсивности перемешивания.

Параметром, характеризующим кавитационное течение, является число кавитации

где P, P_н давление до кавитатора и давление насыщенных паров жидкости;
ρ плотность;
V скорость потока.

Экспериментально подтверждено, что давление за кавитатором определяет развитость кавитационного режима течения.

Реально по технологии давление за смесителем является избыточным и определяется, как минимум величиной гидравлического сопротивления. Последнее зависит от скорости потока, причем, чем выше скорость, тем величина гидравлического сопротивления больше. Это приводит к росту давления за кавитатором, что уменьшает размеры каверны. Возможность снижения давления за кавитатором позволит увеличить размеры каверны без значительных дополнительных затрат энергии.

В корпусе 1 за кавитатором 3 установлено сопло. Жидкость, протекая через сопло, увеличивает свою скорость и снижает давление. Конец штока расположен в сопле, и за счет снижения давления в сопле через отверстие 5 и полость 9 часть жидкости из области за кавитатором 3 перетекает в область сопла. При этом происходит снижение давления за кавитатором 3, что обеспечивает облегчение наступления кавитационного режима течения.

Наличие конического насадка позволяет уменьшить проходное сечение и увеличить скорость потока, что обеспечивает дальнейшее снижение давления.

Для регулирования величины разрежения шток 4 с помощью привода 6 перемещают. При этом перемещается конец штока относительно сопла, что и обеспечивает регулировку величины разрежения.

С другой стороны, величина давления за кавитатором 3 определяет размеры каверны, а значит и время пребывания продукта в зоне кавитации. Следовательно, изменяя положение штока, можно регулировать разряжение за кавитатором, а значит и размеры каверны.

Эксперименты по обработке сырья для получения технического углерода позволят установить зависимость параметров качества от времени кавитационной обработки. Установлено, что коксовое число при росте времени обработки до 3 с уменьшается, а в дальнейшем растет. Таким образом, очевидно наличие минимума.

Данные испытаний предлагаемого смесителя приведены в таблице.

Анализ результатов испытаний показывает существенное влияние давления за кавитатором на размеры каверны и, как следствие, на интенсивность перемешивания. Увеличение октанового числа бензина объяснимо равномерным распределением компонентов бензина и этиловой жидкости, при котором достигается эффективное влияние этиловой жидкости на октановое число (антидетонационная характеристики бензина).

Изобретение относится к кавитационным смесителям и позволяет повысить эффективность работы устройства. Кавитационный смеситель содержит цилиндрический корпус, в котором расположено сопло, перед соплом по ходу потока размещен кавитатор с проходящим через него полым штоком с отверстиями в стенке. Кавитатор закреплен в корпусе неподвижно. Шток снабжен размещенным на его конце коническим насадком со сквозным центральным отверстием, сообщенным с полостью штока. При этом отверстия в стенке штока расположены перед соплом, а конический насадок - внутри сопла. 1 табл., 1 ил.

Кавитационный смеситель, содержащий цилиндрический корпус, в котором расположено сопло, перед которым по ходу потока размещен кавитатор с проходящим через него полым штоком с отверстиями в стенке, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, кавитатор закреплен в корпусе неподвижно, шток снабжен размещенным на его конце коническим насадком со сквозным центральным отверстием, снабженным с полостью штока, при этом отверстия в стенке штока расположены перед соплом, а конический насадок - внутри сопла.