Способ обезвоживания волокнистого материала Советский патент 1989 года по МПК D21F1/48 

Л..

. . : /. -.г

. -. г ..... . . ,. ,. ( ,.,

, -- ,-;:: V;.:;

4

ю

00 00 О5

3149

Изобретение относится к техноло- гии и производству волокнистого материала, преимущественно бумаги, и может быть использовано в бумаж- ной промьтшенности.

Цель изобретения - Интенсификация процесса обезвоживания.

На чертеже цредставлена схема осуществления способа,

Обезвоживаемый волокнистый слой 1 совместно С сеткйй 2 движется относительно обезвоживающего элемента 3, оснащенного излучателем ультразвука А (например,магнитострикционного) подающего ультразвуковые колебания через сетку 2 к волокнистому слою 1. При прохождении зоны ультразвуковых колебаний происходит обезвоживание водно-волокнистой суспензии с обра- зованием ультразвукового фонтана над водно-волокнистым слоем. Частицы жидкости ультразвукового фонтана движутся по инерции по ходу движения сетки 2 и улавливаются вне зоны облучения, например, в ловушку 5, .Пример. Водногволокнистая суспензия представляет собой смесь 1в6ды и волокон сульфатной беленой целлюлозы с концентрацией 2-15%. Скорость движения сетки совместно с водно-волокнистой суспензией, составляет 1000 м/мин. При прохождении водно-волокнистой суспензии совместно с сеткой над зоной облу- чения ультразвуком А при интенсив- ности 0,1-10 Вт/м возникает ультразвуковой фонтан водно-волокнистой суспензии и одновременно повышается капиллярная проводимость волокнистого слоя, образованного на сетке. Таким образом происходит двухстороннее обезвоживание, т.е. вниз под воздействием сил вакуума и при наличии повышенной капиллярной проводи- мости и вверх при наличии ультразвукового фонтана над сеткой.

Ультразвуковой фонтан как физическое явление возникает на границе (поверхности) раздела двух различных по своим физическим характеристикам (плотности и скорости распространения звука) сред, если в первой из них действует излучатель ультразвука При этом интенсивность и направление действия ультразвукового фонтана определяются величиной и знаком радиационного давления, создаваемого ультразвуковой волной на границе

раздела двух сред, которые зависят от интенсивности ультразвука и от коэффициента радиационного давления: если последний положителен, то ультразвуковой фонтан направлен из первой среды во вторую, а если отрицателен, то имеет место образование обратного ультразвукового фонтана, действующего в направлении той среды, в которой работает ультразвуковой излучатель. I.

Радиационное давление на границе раздела двух сред

р К i-l, Дж/м

(1)

гдеК 1 -§1.R(1.§);

К - коэффициент радиационного

давления; С, и C;j - скорости звука в 1-й и

2-й средах, м/с; 1 - плотность потока звуковой

мощности в 1-й среде на границе раздела с 2-й средой,

.PI Ci - PI Сгч5 R (---) - коэффициент f i ражения звуково энергии от границы раздела двух сред; j, и pi- плотности 1-й и 2-й сред.

Напускаемая на сетку водно-волокнистая суспензия имеет плотность, близкую к плотности воды, но значительно больше (в 800 раз) плотности воздуха и скорость распространения звука, близкую к скорости звука в воде, но существенно больше (в 5 раз чем в воздухе, в результате коэффициент отражения звука от границы раздела сред суспензия - воздух имеет величину

R .I..Ci) (, ) к (.. „ . . л, - U f, С/

f, С, Сг

рТ с;

I - 4П;

D /

где D ---р; -.коэффициент прохож° дения звука .через границу.

Коэффициент радиационного давления на этой границе имеет величину

к - 9л + ( 1 - AD) (1 )

7

г

i

1 - l , PJ 4D (, С С 1

2 - 4D ( 1 +),

t2

Подставляя численные значения Р, 10 С, 1,5-10 м/с; р, 1,3кг/м ; С 343м/с, получают 1,994.

Для водно-волокнистых суспензий, используемых при производстве бумаги и картона, принятая величина плотности может изменяться (в сторону увеличения) в пределах до 20%, а скорости распространения звука в ней (в сторону уменьшения) - в пределах

Среднеквадратическое ускорение частичек суспензии (в том числе на ее свободной поверхности)

W

ср

2 VCP 17,1 м/с .;

Указанное значение ускорения существенно больше, чем ускорение свободного падения g 9,81 м/с , так что частички влаги отрываются от сво- 10 бодной поверхности массной суспензии, облучаемой в докавитационном режиме уль тразвуком минимальной интенсивности (1; 0,1 Вт/м), и витают в воздухе, образуя визуально наблюдаемое явление ультразву 15 : кового фонтана (во избежание разрушения сетки интенсивность ультразвуковых колебаний не должна превьппать

10 Вт/мЪ.

Выбор водно-волокнистой суспензии

до 30%. Однако-коэффициент радиацион-20 с концентрацией 2-15% обусловлен тем.

ного давления при этих изменениях остается.положительным и сохраняет (Величину, близкую к двум -.возможному своему максимальному значению. Таким образом, анализ возможных числовых значений коэффициента радиационного давления в данном случае показывает, что ультразвуковой фон- тан на границе суспензия - воздух

что при данных параметрах достигается наибольшая эффективность обезвоживания и существенное сокращение энергозатрат .

25 При концентрации менее 2% отсут- ствуют достаточные связи между волокнами на сетке и под воздействием ульт- разв5 ка вместе с водной находится большое количество волокон. При конв случае подачи ультразвука в вод- 30 центрации больше 15% воду, находящую-i .

1Д98860

Среднеквадратическое ускорение частичек суспензии (в том числе на ее свободной поверхности)

W

ср

2 VCP 17,1 м/с .;

Указанное значение ускорения существенно больше, чем ускорение свободного падения g 9,81 м/с , так что частички влаги отрываются от сво- 0 бодной поверхности массной суспензии, облучаемой в докавитационном режиме уль тразвуком минимальной интенсивности (1; 0,1 Вт/м), и витают в воздухе, образуя визуально наблюдаемое явление ультразву- 5 : кового фонтана (во избежание разрушения сетки интенсивность ультразвуковых колебаний не должна превьппать

10 Вт/мЪ.

Выбор водно-волокнистой суспензии

что при данных параметрах достигается наибольшая эффективность обезвоживания и существенное сокращение энергозатрат .

25 При концентрации менее 2% отсут- ствуют достаточные связи между волокнами на сетке и под воздействием ульт- разв5 ка вместе с водной находится большое количество волокон. При кон

Изобретение относится к технологии производства волокнистого материала и может быть использовано в бумажной промышленности. Цель изобретения - интенсификация процесса обезвоживания. Обезвоживаемый волокнистый слой 1 совместно с сеткой 2 движется относительно обезвоживающего элемента 3, снабженного излучателем 4, создающего над сеткой аэрозольное облако, которое улавливается вне зоны действия ультразвука при помощи, например, ловушки 5. Вода удаляется из волокнистого слоя как под сетку, так и посредством улавливания аэрозольного облака. Благодаря этому повышается интенсивность обезвоживания волокнистого слоя. 1 ил.

но-волокнистую суспензию возникает в условиях, близких к оптимальным, и действует в нужном направлении - из массной суспензии в окружающую воздушную среду.

Оптимальным для обеспечения до- . статочной надежности и долговечности устройства является докавитационный режим работы ультразвукового излучателя. Для определения практической осуществимости такого режима работы предлагаемого устройства рассматриваю абЪчие характеристики ультразвукового фонтана при минимальной интенсивности излучения..

I 10 Вт/см 0,1 Вт/м(докавитационный режим возможен и при интенсивности в 10 - 100 раз большей), отсутствует опасность кавита- ционного разрушения излучающей пластины и сетки и при рабочей частоте излучателя, равной f 10 Гц, сред- неквадратическая скорость колебаний частиц суспензии равна

ся в промежутках между волокнами, невозможно удалить предлагаемым способом .

Предлагаемый способ позволит су; щественно интенсифицировать процесс обезвоживания волокнистого материала, улучшить качество и сократить энергозатраты. . Формула изобретения Способ обезвоживания волокнистого материала, включающий возбуждение ультразвуковых колебаний в сформированном на сетке волокнистом слое и отвод отделенной жидкой фазы под

действием вакуума через сетку, о т - личающийся тем, что, с целью интенсификации процесса обезвоживания, жидкую фазу дополнительно отводят со стороны наружной поверхности волокнистого слоя переводом ее . ; в аэрозольное состояние при интенсив- ности ультразвука 0,1-10 Вт/м и зна- чении коэффициента радиационного давления на наружной поверхности волокнистого слоя К 1,9, а затем производят -улавливание аэрозоли вне зоны действия ультразвука.