Смеситель Советский патент 1993 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к области перемешивания высоковязких и маловязких веществ и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности, где необходимо осуществлять перемешивание указанных веществ.

Цель изобретения - интенсификация процесса смешивания.

На фиг. 1 представлен смеситель в разрезе; на фиг. 2 - вид по стрелке А; на фиг. 3 - разрез по А-А.

Смеситель содержит корпус, выполненный в виде патрубков 1 подвода, отвода 2 и проточной камеры 3. В камере 3 установлена крыльчатка с лопастями 4 суперкавитиру- ющего профиля с острой передней кромкой и установленными на ступице 5 и патрубок 6 подачи подмешиваемого вещества. Смеситель снабжен коллектором 7 с устройством 8 подачи подмешиваемого вещества и дополнительными патрубками 9 подачи подмешиваемого вещества. Выходное отверстие патрубка 6 подачи подмешиваемого вещества установлено против ступицы 5. коллектор 7с устройством 8 подачи подмешиваемого вещества установлен перед входом в проточную камеру 3. Дополнительные патрубки 9 подачи подмешиваемого вещества выполнены в виде полых обтекателей 10 с острыми кромками, направленными в сторону патрубка 1 подвода, выходные отверстия 11 которых установлены против острых кромок лопастей 4.

Входной патрубок теплообменника 12 сообщен с патрубком смесителя, а выходной патрубок теплообменника 12 - с основным 6 и дополнительным 9 патрубками подачи подмешиваемого вещества и с коллектором 7.

Смеситель работает следующим образом.

Через патрубок 1 подачи высоковязкое вещество поступает в проточную камеру 3. При движении вещества через крыльчатку за лопастями 4 скорость потока, за счет сужения проходного сечения и закручивания потока, возрастает, а давление снижается. При достижении величины давления насыщенных паров вещество вскипает с образованием микропузырьков (каверн), при схлопывании которых образуются поля микроструй со скоростью порядка 105 м/с и ударными давлениями в сотни атмосфер.

00

N

00

ю

to

Эти микроструи оказывают размалывающее воздействие на обрабатываемые вещества.

При смешивании высоковязких жидкостей интенсивность смешения резко снижается. Для создания кавитационного режима смешивания необходимы значительные энергозатраты.

Выполнение коллектора 7 с устройством 8 подачи подмешиваемого компонента позволяет подавать через них часть потока смеси нагретой до температуры кипения Ъ теплообменник 12. При таком вводе части нагретой смеси образуется пристенный слой малбвязкой жидкости, по которому скользит основной поток высоковязкого вещества. После прохождения лопастей 4 происходит смешение. Такое решение позволяет существенно снизить энергозатраты на смешение. Нагретая жидкость легколетуча и за счет высокого давления насыщенных паров вскипает в первую очередь при прохождении лопаток 4 и схлопы- ваясь, интенсифицирует процесс смешения. Величина гидравлического сопротивления при этом существенно снижается.

Дальнейшим развитием этого решения является подача нагретой жидкости в патрубок 6, что обеспечивает создание пристенного слоя на ступице.5.

Установка патрубков 9 в виде обтекателей 10 с выходными отверстиями 11 перед лопастями 4 обеспечивает создание пристенного слоя на лопастях 4.

Установка теплообменника 12 позволит нагреть часть основного потока особо высоковязкой жидкости до температуры кипения. Подача части смеси, нагретой до температуры кипения в проточную камеру 3 таким образом, чтобы внутренняя поверхность проточной камеры 3 была покрыта пленкой жидкости, при температуре кипения позволяет основной массе двигаться скользя по такой пленке, при этом резко снижаются потери давления на вязкое трение. При этом рецептура смеси не нарушается, и после прохождения кавитирующего элемента смесь гомогенизируется. Снижение сил трения позволяет разогнать поток до больших скоростей и. как следствие, интенсифицировать процесс кавитационного

смешения, и очень важно, что это достигается за счет экономии энергозатрат и позволяет применять насосы меньшей энергоемкости.

Формирование слоя жидкости при температуре кипения при обтекании ступицы и лопастей, где скорости достигают наибольших величин, позволяет достигать наибоТь- шего снижения потерь давления.

Применение в качестве жидкости ее части нагретой до температуры кипения, при обтекании лопастей и ступицы привели к новому эффекту. Часть жидкости нагретой

До температуры кипения первым частично вскипает, облегчая наступление кавитации и одновременно вязкая часть основного потока соприкасается уже не с жидкостью, а с napo-жидкостной фазой, при этом продолжается интенсивное снижение потерь давления.

При смешении высоковязких и особенно высоковязких веществ с маловязкими, последние образуют в высоковязких макрополости, заполненные маловязким веществом, которые устойчивы к разрушению и не позволяют гомогенизировать смесь, и требует проведения дополнительной гомогенизации.

В предложенном устройству в результате снижения затрат энергии на преодоление гидравлического сопротивления удается использовать эту энергию на проведение процесса смешения и гомогенизации.

Обработанная смесь после проточной камеры 3 поступает в патрубок 2 отвода, где скорость потока снижается до 1-2 м/с, и выводится из устройства.

Предложенное изобретение позволяет

в 2-2,5 раза интенсифицировать процесс перемешивания и значительно повысить размалывающее воздействие в очень вязких жидкостях.

Формула изобретения Смеситель по авт. св. № 1699567, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса смешения, он снабжен теп- лообменником, входной патрубок которого сообщен с патрубком подвода смесителя, а выходной гдэтрубок - с основным и дополнительными патрубками подачи подмешиваемого вещества и коллектором;

Использование: перемешивание высоковязких и маловязких жидкостей. Сущность изобретения: смеситель снабжен теплообменником, входной патрубок которого сообщен с патрубком подвода смесителя, а выходной патрубок - с основным и дополнительным патрубками ввода подмешиваемого вещества и коллектором. 3 ил.