Устройство для смешения жидкостей Советский патент 1992 года по МПК B01F5/02 B01F5/18 

фие. 1

Изобретение относится к устройствам для смешения жидкостей и может быть использовано в целлюлозно-бумажной, химической промышленности,

Известно устройство для смешения жидкостей, включающее емкость, форсунки, расположенные в верхней части емкости, патрубок для подачи жидкостей и патрубок для слива жидкости, элемент для обеспечения развитой поверхности контакта жидкостей, выполненный в виде лотка с выступами, использованными поперек него.

Устройство предназначено для получения дисперсии жидкости, нерастворимой в дисперсионной среде. Оно не обеспечивает достаточно эффективного перемешивания при разведении концентрированных кислот в воде вследствие малого времени контакта между жидкостями и малой интенсивности их перемешивания.

Прототипом является устройство для смешения жидкостей, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и сужающейся нижней частью, переходящей в выпускную трубу, форсунку, установленную на крышке по оси корпуса, и тангенциально установленный в нижней части корпуса подводящий патрубок.

При работе устройства-прототипа за счет подачи воды в тангенциальном направлении образуется пристеночный слой, в котором происходит образование суспензии, В случае смешивания двух жидкостей; серной кислоты, подающейся через форсунку, с водой незначительная часть кислоты будет смешиваться в пристенном слое, однако, основная часть кислоты будет проваливаться в выпускную трубу как по поверхности пристенного слоя, не смешиваясь с ним вследствие разной плотности жидкостей, так и непосредственно в трубу, Это не обеспечивает разведение кислоты до равномерной во всем объеме концентрации.

Целью изобретения является повышение эффективности смешения жидкостей.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и сужающейся нижней частью, переходящей в выпускную трубу, форсунку, установленную на крышке по оси корпуса, и тангенциально установленный в нижней части корпуса подводящий патрубок, согласно изобретению, на внутренней стенке корпуса параллельно его образующей имеются выступы, а в нижней части корпуса закреплен блок ступенчатых диффузоров, имеющих наклон к оси выпускной трубы, к которой обращены участки диффузоров большего диаметра.

Есть жидкости, которые трудно смешиваются, например, смешение воды и концентрированной серной кислоты. Работа устройства, которая приводится ниже, показана именно для этого случая. В предлагаемом устройстве смешение жидкостей обеспечивается взаимодействием всех существенных признаков.

Если бы устройство содержало только

0 тангенциальный подвод воды, подвод кислоты через форсунки и выступы на цилиндрической поверхности корпуса, то в этом случае процесс смешения занял бы много времени и это было бы нецелесообразно по

5 расходу энергии и времени.

Что же касается такого признака, как блок ступенчатых диффузоров, то при наличии только этого конструктивного решения процесс смешения воды и кислоты не обес0 печил бы необходимого .качества смеси по ее однородности.

В предлагаемом устройстве происходит разрушение изначальной структуры кислоты за счет вращения потока воды и турбули5 зации потока за счет выступов. А при прохождении смеси жидкости, имеющей гетерогенную структуру, через отверстия блока диффузоров происходит полная гомогенизация смеси воды и кислоты, При

0 этом общий процесс смешения происходит достаточно эффективно по качеству смеси и по времени ее получения.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же,

5 поперечный разрез.

Устройство для смешения жидкостей родержит цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и сужающейся нижней частью 3, переходящей в выпускную трубу 4. По оси

0 корпуса 1 на крышке 2 установлена форсунка 5, а в нижней цилиндрической части корпуса 1 установлен тангенциально подводящий патрубок 6 с небольшим наклоном.

5 На внутренней стенке корпуса 1 параллельно его образующей установлены выступы 7. В сужающейся нижней части 3 корпуса 1 закреплен блок 8 ступенчатых диффузоров 9, которые имеют наклон к оси вып/скной

0 оси 4,- Участки диффузоров 9, имеющих больший диаметр, обращены в сторону выпускной трубы 4.

Устройство работает следующим образом. Пример смешения воды и концентри5 рованной серной кислоты,

Через подводящий патрубок 6 вода под напором подается в цилиндрический корпус 1. В результате того, что объем поступающей воды несколько больше чем улодящей через блок 8 с ступенчатых диффузоров 9,

расположенной в сужающейся части устройства, создается уровень воды, составляющий около 3/4 объема устройства, причем поток воды вращается внутри корпуса 1.

Выступы 7 создают сильную турбулиза- цию потока воды, направленный несколько вверх подводящий патрубок 6 также способствует созданию необходимого для оптимального контактирования жидкостей уровня воды. После заполнения устройства на 3/4 объема водой через форсунку 5, установленную по оси корпуса в крышке 2, подается концентрированная серная кислота, которая предварительно разводится во вращающемся турбулентном потоке воды, после чего окончательное разведение осуществляется при прохождении раствора кислоты через отверстия блока 8 ступенчатых диффузоров 9. При протекании раствора кислоты через ступенчатые диффузоры 9 происходит повторная турбулизация потока вследствие резкого изменения диаметра отверстий диффузоров 9. Блок 8 ступенчатых диффузоров 9 имеет сферическую форму, причем оси диффузоров направлены к центру сферы, что позволяет потоку раствора кислоты, проходящему через диффузоры 9 в виде отдельных струй, соединяться в центральной части сферы.-Каждая струя обладает высокой кинетической энергией и в результате их соударения создается дополнительный эффект смешивания раствора кислоты.

Таким образом достигается полное разведение серной кислоты в воде и равномерность необходимой концентрации раствора кислоты во всем объеме. Выступы 7, оказывая сопротивление потоку воды, имеющему вращательное движение, создают сильную турбулизацию потока, кроме того обеспечивают необходимый уровень смешиваемых компонентов для их более длительного контакта в турбулентном режиме. Концентрированная серная кислота, поступающая через форсунку 5 в устройство, обладает большей плотностью по сравнению с водой, вследствие чего устремляется через поток

воды вниз, однако за счет вращения потока происходит торможение ее движению, вниз, а турбулентность потока воды вызывает интенсивное перемешивание серной кислоты с водой. В результате происходит первичное разведение кислоты. В дальнейшем частично разведенная кислота под действием гидростатического давления столба собственного раствора попадает в ступенчатые диффузоры 9 блока 8, расположенного в сужающейся части устройства. При движении через узкую часть диффузоров и поступлении в широкую их часть происходит еще раз сильная турбулизация отдельных потоков, дальнейшее разведение еще сохранивших прежнюю концентрацию объемов кислоты, соударение и создание отдельных потоков в центральной части сужения корпуса 1 и выпускной трубы 4,

Тангенциальная подача воды и воздействие выступов создают динамичную массу жидкости - смеси воды и кислоты и в таком состоянии жидкость в сужающейся части поступает в блок диффузоров, где процесс

смешения продолжается.

Взаимное расположение элементов устройства, их конструктивное исполнение обеспечивают постоянное воздействие на процесс смешения жидкостей, повышение

его эффективности и получение однородной смеси.

Формула изобретения Устройство для смешения жидкостей, содержащее вертикальный цилиндрический

корпус с крышкой и сужающейся нижней частью, переходящей в выпускную трубу, форсунку, закрепленную на крышке по оси корпуса, тангенциально установленный в нижней части корпуса подводящий патрубок, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности смешения, оно снабжено блоком ступенчатых диффузоров, имеющих наклон к оси выпускной трубы и обращенных расширенной частью к выпускной трубе, блок размещен в нижней части корпуса, а на внутренней стенке корпуса выполнены вертикальные выступы

/I -A

Изобретение относится к устройствам для смешения жидкостей и его использование обеспечивает повышение эффективности приготовления смеси. Устройство содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и сужающийся нижней частью 3, переходящей в выпускную трубу 4. На крышке 2 установлена форсунка 5, а в нижней части корпуса - подводящий патрубок. На внутренней стенке корпуса 1 выполнены вертикальные выступы 7. В сужающейся нижней части 3 закреплен блок 8 ступенчатых диффузоров 9, которые имеют наклон к оси выпускной трубы 4 и к ней обращены участки диффузоров с большим диаметром. Жидкости, подаваемые через форсунку 5 и патрубок, подвергаются смешению под воздействием выступов 7, диффузоров 9 и соударения струй перемешиваемых жидкостей. 2 ил.

фиг. /