Устройство для смешения и диспергирования жидкостей Советский патент 1990 года по МПК B01F11/02 

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 при регулировании гидродинамического режима работы аппаратов (например, фпотомашин), при бурении нефтяных и газовых скважин в химической и пищевой отраслях промьшшенности, где необходимо смешивать жидкие вещества с целью получения однородной массы по своим физико-механическим свойствам.

Цель изобретения - повьш1ение эффективности смешения.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид в-разрезе;- на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - участок развертки боковой поверхности рассекателя.

Устройство состоит из корпуса 1, питательной воронки 2, подводящих патрубков 3, сопла 4 Лаваля, перфорированного рассекателя 5 жидкости с круглыми 6 и трапециевидными 7 верстиями. В боковой стенке смесительной камеры 8 вмонтированы маг- нитострикционные излу хатели 9 ультразвуковых колебаний, которые помещены в корпус 10. Дня самоизлива жидкости с поверхности конического диска П в нем выполнены отверстия 12, причем диск имеет угол конусности, равный 2-4 . В диске 11 установлен

сд

со

;о

00

10

31599078

резонатор 13 с отверстиями на поверхности. Корпус заканчивается выходным патрубком 14, который насажен, например, на колонку 15. tУстройство работает следукяцим образом.

Предположим, что необходимо эффективно смешать и подвергнуть диспергированию две жидкости: воду

техническую и раствор соляной кислоты в процентном соотношении соответственно 80:20. Техническая вода поступает под давлением через питатель- ную воронку 2, проходит через сопло jj 4 Лаваля с закритически расширяющейся выпускной частью. Сюда же подвеены патрубки 3, через которые ввоится раствор, например, соляной кисоты. Подбирают диаметры насадок 20 так, чтобы обеспечить процентное соот ношение 80:20 или регулируют скорость одачи технической воды и раствора соляной кислоты из указанного расчета. В сопле 4 Лаваля за счет повьш1е- 25 ия скорости движения жидкости дав- ение падает ниже давления ненасыщенных паров, поэтому из среды выделяются пузырьки воздуха. Поскольку пузырьки воздуха попадают под струю раствора соляной кислоты, выходящего из патрубков 3, то они захватываются и вместе со струей технической воды уносятся, попадая на рассекатель 5 идкости с отверстиями 6 и 7, стремясь пройти через них, освободив место и пространство для новой порции жидкости. Попадая в рассекатель 5,жидкость рассекается на отдельные струи, различные по форме и по своей мощности. Так, например, из круглого отверстия 6 выходит непрерывная (в виде колбаски) струя, а из трапециевидного отверстия 7 выходит расходящаяся струя. Наличие двух струй дает возмояшость эффективнее обрабатывать весь поток жидкости, сходящий из рассекателя жидкости 5 и устремляющийся к вмонтированным М1гнитострикционным излучателям 9. Наличие в жидкости воздушных пузырьков в момент смешения и подача жидкости из рассекателя 5 жидкости в виде струй приводят к тому, что смесь воды с соляной кислотой, проходя зону действия ультразвуковых - колебаний, вызывает закпопь1вание воздушных пузырьков. В результате в резонаторе 13 воздушная фаза отделяет30

35

40

45

50

55

ся ст бо от на ще во ся ус ст пр ло те до Id

ха ми ра ус На 2 по ос 0, во

ли

ва к ни ли ко (к ус те ци га пе 89 ст жи ще ра ро же по пр пр

Ф

пе см ра

0

j 0 5

0

5

0

5

0

5

ся от смеси благодаря наличию отверстий, через которые она (смесь) свободно протекает в колонку 15 через отверстие патрубка 14. Таким образом, наличие эффекта кавитации, возникающего в результате действия ударной волны (жидкость многократно ударяется о резонатор, о конический диск 11, установленный в нижней части устройства), приводит к тому, что жидкость при обработке раствором соляной кислоты направляется в колонку 15 до тех пор, пока ее приемистость не достигнет 5-10 м/ч при давлении Id кгс/см.

Условия проведения исследований характеризуются следующими параметрами. Температура окружающей среды равна 22-24 с. Габаритные размеры устройства 400) мм ,- Нагнетают через питательную воронку 2 жидкость - воду техническую, через подводящие патрубки 3 - керосин осветительный с удельным весом 0,879 кг/м . Цвет керосина - оранжево-желтый.

Результаты опытов сведены в таблицу.

Анализ экспериментальных исследс- ::; ваний показывает, что примейительно к условиям опытов оптимальное значение параметров наблюдается при наличии в. устройстве рассекателя 5 жидкости с Перфорированной поверхностью (круглой и трапециевидной формы) и установка в устройстве преобразоваг телей (в данном случае магнитострик- ционного излучателя). При этом достигается эффективность смещения Эе , 92,5 - 93,3%, а эффективность дис пергирования достигает величины 89,1-89,7%. В предлагаемом устройстве для смешения и диспер гирования жидкостей используется энергия движущейся жидкости. Испытания показали работоспособность предлагаемого устройства, его технологичностьj а также возможность более рационально использовать смешивающиеся жидкости при внесении их в технологический процесс.

Формула изобретения

1. Устройство для смешения и диспергирования жидкостей, содержащее смесительную камеру, перфорированный рассекатель жидкости, подводящие

5j

и отврдящие патрубки, питательную воронку с соплом Лаваля, перфорированный резонатор, установленный на коническом диске, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности смешения, рассекатель жидкости вьтолнен в виде обратного усеченного конуса, при этом перфорация на конусе вьтолнена

99078

с чередованием отверстий круглой и трапециевидной формы.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что оно снабжено магнитострикционными излучателями ультразвуковых колебаний, уста- новленньми в боковой стенке смесительной камеры между рассекателем Q жидкости и коническим диском.

Изобретение относится к устройствам для интенсификации физико-механических процессов в суспензиях и пульпах и обеспечивает повышение эффективности смешения. В устройстве для смешения и диспергирования жидкостей внутри смесительной камеры соосно ей установлен рассекатель жидкости, выполненный в виде усеченного перфорированного конуса, меньшее основание которого обращено в сторону разгрузки жидкости. Между рассекателем и коническим диском в боковой станке установлены магнитострикционные излучатели ультразвуковых колебаний. Перфорация на конусе выполнена с чередованием отверстий круглой и трапециевидной формы. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. 1 табл.

Ш1

Наименование исследуемого параметра (условия проведения опытов)

.

Устройство с вмонтированными в боковой стенке преобразователей типа ПМС-бс частотой излучения 18,3 кГц

Устройство с соблюдением п.1 при наличии рассекателя 5 с круглой перфорации Устройство с соблюдением условий п.1, при наличии на поверхности рассекателя 5 отверстий трапециевидной формы Устройство с соблюдением условий п. при наличии на поверхности рассекателя 5 чередующихся отверстий круглой и трапециевидной формы Условия те же, что и в п.4

Устройство без рассекателя 5, без ультразвуковых излучателей ПМС-6

Эффективность работы

устройства

3f - эффективность смещения Эд - эффективность диспергирования, %

Эс 50,7 Э 30,2

63,9 47,3

68,8 69,1

Эс 92,5 Э 89,1

93,3 89,7 39,8 29,1

фиг. г

о U 4 V W V (

ПООООООО1

oooooooo oooonooot о о ooooooo

OOOOODOOOI

oooooooooo

о о о о OO OO C7 O

oo oooooooo

о о oo OOOOOOO

о о ooooooo о о o

Фиг. }