Устройство для смешения и диспергирования жидкостей Советский патент 1988 года по МПК B01D11/02 

N

СО

о

05 05

Изобретение относится к устройствам для интенсификации физико-механических процессов в суспензиях и пульпах и может быть использовано при обработке жидких сред, например водных растворов и суспензий, различными реагентами или поверхностно- активными веществами, при кислотной обработке пласта с целью увеличения, приемистости скважины, при бурении нефтяных к газовых скважин, в химической, пищевой отраслях промышленности, с целью получения однородной по физико-механическим свойствам массы.

Целью изобретения является повышение эффективности смешения и диспергирования жидкостей при вводе в технологически процесс.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для смешения и диспергирования жидкостей, обш,ий аид: на фиг. 2 -- ргг-.рсз А--А на фиг. I с видом сбоку и сверху; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 с ви/:, сбоку и сверху; на фиг. 4 -- верхний ко:;и- ческий диск в двух проекциях вид ceepxv и сбоку.

Устройство состоит из смесительной ча- .меры 1, питательной воронки 2 с сопло.м Л aF5aля 3, подводящими патрубками 4, верхнего конического диска 5, цилиндра 6, выходного .патрубка 7, нижнего конического диска 8, резонатора 9 с нанесенны.ми на его поверхности отверстиями 10.

Нижний конический диск 8, верхний диск 5 и цилиндр 6 выполнены с соответствующими отверстиями 11, 12, и 13. Для самоаз- лива жидкости с наружной (сверху) поверхности дисков 5 и 8 последние выполнены с углом конусности 2- -4°. В диише резонаго- ра 9 имеется опрокинутый 14 с отверстиями 15 для выхода смесей в подготовительную колонну 16.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что необходимо эффектив- но смешать и подвергнуть диспергированию две жидкости: техническую воду и раствор соляной кислоты в процентном соотнош ении соответственно 80:20. Техническая вода поступает иод давлением через питательную воронку 2, где проходит через сопло Лава- ля 3 с закритически расширяющейся выпускной частью. Сюда,же подведены патрубки 4, через которые вводится раствор соляной кислоты. Диаметры насадок подбираются так, чтобы обеспечивать процентное соотношепие 80:20, или регулируется скорость подачи технической воды и раствора соляной кислоты из указанного расчета. 3 сопле 3 за счет повышения скорости движения жидкости давление падает ниже давления насышен- ных паров, поэтому из среды выделяются пузырьки воздуха, которые попадают под струю раствора соляной кислоты, выходящего из патрубка 4, захватываются и вместе

5

0

,.:-

со струей и технической водой уносятся, попадают на конический диск 5 с отверстиями 12, стремятся пройти через отверстия 12, освобождая место для новой порции жидкости.

Пройдя через отверстия 12, смешанная и предварительно диспергированная жидкость, ударяясь .0 цилиндр 6, расположенный на расстоянии 20-50 b от диска 5, проходит через отверстия 13, выполненные в цилиндре

„ 6, и далее направляется на конический диск 8 с отверстиями 11. Хорошо смешанная и достаточно диспергированная (так как проходи: через отверстия от dmax ДО ., где тад Qmr n максимальный и .минимальный размеры отверстий на коническом диске 5 и 1,илиндре 6), жидкость направляется на диск 8, де устремляется к резонатору 9 с отверс- г;:м;; 10. С.месь, проходя с определенной слорс с :ъю через отверстия 10, вызывает захлопывание пузырьков воздуха, выделяемого в резонаторе 9, и возникновение кавита- |;ии в зоне опрокинутого конуса 14.

Наличие эффекта кавитации, возникающего в результате действия ударной волны (жидкость многократно ударяется о конический диск, цилиндр и конический .диск, ус5 тановленный в нижней части устройства), приводит к тому, что из опрокинутого конуса 14 через отверстия 15 выходит приготов- „менная (с.мешантгая) жидкость, которая через выходной патрубок 7 выходит из устройства и направляется в подготовительную колонну 16 для обработки ее приготовленным раствором солякой кислоты до тех пор, пока приемистость скважины не достигнет 5--10 при давлении 10 кгс/см.

Анализ экспериментальных исследований показывает, что должны соблюдены следующие оптимальные параметры устройства, для смешения и диспергирования жидкостей.

1. Угол конусности диска 5 находится в пределах 2-4°, при этом достигается наилучшее смещение и диспергирование жидкостей. Так, например, при угле конусности 2° эффективность смешения (Э ) двух жидкостей (техническая вода и дизельное топливо) достигает 43,5 /о%, эффективность диспергирования (Эд) дизельного топлива в технической воде - 67%. При угле конусности 3 и 4° эти параметры несколько меняются, но остаются на уровне 45-65% и 68-69%, при угле КОНУСНОСТИ больше 5° уменьшаются.

0

5

2. Расстояние между коническими дисками 5,8 и цилиндром 6 составляет 20-50 6 и меняется в зависимости от режима работы устройства. Так, например, при расстоянии между коническим диском и цилиндром 5 b Э. 38%, , при расстоянии 20 b , , при расстоянии 50 b Эс; 91,0%, ,9%, при увеличении расстояния между конусообразным диском и цилиндром до 55 или до 60 b изменяются

Эс и Эд и соответственно составляют 79,2 и 63,5 и 71,3 и 62,3%.

3. Диаметр отверстий (с1„„ ; ) равен 4,5-5,0 мм, так как при уменьшении или

В предлагаемом устройстве используется энергия движущейся жидкости; испытания показали его работоспособность и технологичность, возможность более рациоувеличении его сразу же меняются Эс. и Э нально использовать смешивающиеся жид- достигая своего минимального значения при мм и ,25 мм.

4. Угол конусности -диска 8 составляет 2-4°, так как при этом достигаются оптимальные эффективность смешения (Эе 61,5-70,1%) и эффективность диспергирования (Эд 67-72,3%).

Оптимально подобранные параметры устройства обусловливают колебательный режим движения резонатора 9, последний испытывает колебания с частотой

10

кости при внесении их в технологический процесс.

Формула изобретения

I. Устройство для смешения и диспергирования жидкостей, содержащее смесительную камеру, подводящие и отводящие патрубки и питательную воронку с соплом Ла- валя, отличающееся тем, что, с целью по- выщения эффективности смещения и диспер- 15 гирования жидкостей, устройство снабжено размещенными в смесительной камере верхним и нижним коническими дисками, выполненными с отверстиями, расположенными по оси нижнего диска, расщиряющимся по ходу

fV

4ёц(0,44-Н)(0,6-0,2Н):

В предлагаемом устройстве используется энергия движущейся жидкости; испытания показали его работоспособность и технологичность, возможность более рационально использовать смешивающиеся жид-

кости при внесении их в технологический процесс.

Формула изобретения

I. Устройство для смешения и диспергирования жидкостей, содержащее смесительную камеру, подводящие и отводящие патрубки и питательную воронку с соплом Ла- валя, отличающееся тем, что, с целью по- выщения эффективности смещения и диспер- гирования жидкостей, устройство снабжено размещенными в смесительной камере верхним и нижним коническими дисками, выполненными с отверстиями, расположенными по оси нижнего диска, расщиряющимся по ходу

Изобретение относится к устройствам для физико-химических процессов в суспензиях и пульпах и может быть использовано при обработке жидких сред. Его применение позволит повысить эффективность смешения и диспергирования жидкостей. Устройство включает корпус, в смесительной камере которого установлены верхний и нижний конические диски, выполненные с отверстиями, а также размещенный между дисками с возможностью вертикального перемещения цилиндр, имеющий отверстия, при этом по оси нижнего диска расположен расщиряющийся по ходу движения потока перфорированный резонатор. Конические диски установлены под углом 2-4°. Расстояние верхнего основания цилиндра от нижнего основания верхнего диска не пре- выщает 20-50 b цилиндра, где b - толщина цилиндра, мм. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

где V -скорость движения жидкости меж- -,Q движения потока перфорированным резонаду дисками (м/с); du, - диаметр цилиндра, м; H-- отношение высоты отверстий h, выполненных на цилиндре к их диаметру d; .

о -толщина цилиндра, мм.

Применительно к заданным параметрам устройства колебания резонатора 9 носят характер устойчивых колебаний с частотой

тором и установленным между дисками с возможностью вертикального перемещения цилиндром, выполненным с отверстиями.

f 36-75 Гц, благоприятно влияющей на изменение дисперсности распыла жидкости и -JQ превышает 20-50 b , где эффективность смещения.b - толщина цилиндра, мм

Г5

тором и установленным между дисками с возможностью вертикального перемещения цилиндром, выполненным с отверстиями.

превышает 20-50 b , где b - толщина цилиндра, мм

v

Ч)

-6

-13

- 73

77

Фиг.З