RU1776431C - Пленочный статический смеситель быстровзаимодействующих жидкостей - Google Patents

Abstract

Смеситель быстровзаимодействующих жидкостей. Сущность изобретени : смеситель содержит коаксиально установленные с тангенциальными патрубками дл  ввода реагентов полые камеры, к нижней части которых прикреплены насадки: внешний и внутренний, выполненные соответственно в виде пр мых конусов или в виде цилиндра и пр мого усеченного конуса или в виде обратного и пр мого усеченных конусов, или в виде обратного усеченного конуса и цилиндра или в виде обратного усеченного конусов . Отношение диаметров торцов внутреннего и внешнего насадков составл ет не более 0,5, угол между образующими насадков находитс  в пределах от 15° до 45°, а рассто ние от точки пересечени  образующих насадков до их торцевых поверхностей составл ет не более половины диаметра внешнего насадка и не более диаметра внутреннего часадка. Внешн   камера снабжена установленной коаксиально с кольцевым зазором и прикрепленной к ее верхнему торцу внутренней оболочкой длиной , равной длине внешней камеры и повтор ющей ее конфигурацию. В зависимости от функциональных особенностей аппаратов, в которых реализуетс  смеситель, тангенциальные патрубки ввода реагентов могут иметь одинаковое или взаимно противоположное направление или одновременно на одном устройстве и одинаковое и взаимно противоположное направление. 2 з.п.ф-лы, Вил. (Л С Ч ON W

Description

Изобретение относитс  к технике смешивани  быстровзаимодействующих жидкостей и может быть использовано в химической и смежных с ней отрасл х промышленности , в частности в промышленности получени  кле  животного происхождени  и желатины.

Известен смеситель, содержащий два щелевидных сопла, расположенных друг к другу под пр мым углом.

Недостатком известного смесител  при работе с быстровзаимодействующими жидкост ми  вл етс  возможное зарастание поверхностей сопел продуктами взаимодействи  при напорном движении и переменных нагрузках смешиваемых жидкостей, естественным образом снижающее надежность и эффективность работы устройства.

Известна смесительна  воронка, выполненна  в виде двух трапецеидальных (в разрезе) деталей, расположенных на рассто нии одна от другой с образованием кольцевого пространства, причем верхний

торец кольцевого пространства между детал ми закрыт, горловина внутренней детали герметично св зана с нижним торцом внешней детали, а последн   в верхней зоне имеет тангенциальный ввод жидкости.

Смешение жидкостей в известном устройстве происходит на внутренней поверхности внешней детали в месте сли ни  пленки одной жидкости и потока второй и происходит при совместном течении до выхода смеси из устройства. Така  конструкци   вл етс  ненадежной и малоэффективной при смешивании быстро- взаимодействующих жидкостей вследствие возможного зарастани  смесительной поверхности продуктами реакции.

Наиболее близким техническим решением , выбранным в качестве прототипа,  вл етс  смеситель дл  проведени  реакций в жидких средах, содержащий коаксиально установленные полые камеры с тангенциальными патрубками дл  ввода реагентов., причем нижн   часть полых камер снабжена поикоепленными к ней насадками, внешний из которых имеет форму половины поверхности вращени .

Недостатком известного смесител   вл етс  независимое взаимное расположение насадков полых камер, что не позвол ет с достаточной достоверностью гарантировать смешение жидкостей вне пленкообразующих поверхностей, а, следовательно, избежать сли ни  фаз у нижнего торца внутреннего насадка, что приведет к образованию продуктов реакции либо на торцевой поверхности указанного насадка либо в непосредственной близости от нее, что, в свою очередь, приведет к зарастанию внешней поверхности внутреннего насадка и в конечном итоге создаст невозможным выход жидкой фазы из внешней камеры при работе с быстровзаимодействующими жидкост ми , предполагающими мгновенное образование твердых продуктов реакции.

Усугубл ющим обсто тельством, негативно вли ющим на надежность и эффективность известного устройства,  вл етс  его пуск и остановка, при которых одна из жидкостей или обе вместе не получают необходимой энергии закрутки либо эта энерги  чрезмерно велика и происходит -преждевременный срыв или разрушение пленок. В этом случае неизбежно сли ние жидкостей именно на торцевой поверхности внутреннего насадка.

Кроме того, в известном устройстве исключаетс  обеспечение равномерного распределени  взаимодействующих фаз или продуктов их взаимодействи  в реакционном объеме последующей обработки, что

естественно снижает эффективность использовани  одного или обоих компонентов , так как уменьшаетс  веро тность контакта непрореагировавшей части жидкости с промежуточными продуктами частично провзаимодействовавших фаз, а, в соответствии с этим, снижаетс  и эффективность устройства в целом.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и эффективности работы смесител .

Поставленна  цель достигаетс  пленочным статическим смесителем быстровзаи- модейстэующих жидкостей, содержащим

коаксиально установленные полые камеры с тангенциальными патрубками дл  ввода реагентов, пленкообразующие насадки, прикрепленные к нижней части полых камер , в котором, согласно изобретению,

внешн   камера снабжена изнутри установленной коаксиально с кольцевым зазором защитной оболочкой длиной, равной длине внешней камеры и повтор ющей ее конфигурацию , насадки внешней и внутренней ка- мер выполнены соответственно в виде

цилиндра и пр мого усеченного конуса, или в виде обратною и пр мого усеченных конусов , или в виде обратного усеченного конуса и цилиндра, или в виде пр мых усеченных конусов, или в виде обратных усеченных конусое .

Целесообразно угол между образующими насадков внешней и внутренней камер иметь в пределах от 15° до 45°, отношение диаметров торцов насадков внутренней и

внешней камер - не более 0,5, а рассто ние отточки пересечени  образующих насадков до их торцевых поверхностей - не более диаметра торца насадка внешней камеры и не менее диаметра торца насадка внутренней камеры.

Целесообразно также тангенциальные патрубки дл  ввода реагентов выполнить одного и/или противоположного направлени .

Снабжение внешней камеры изнутри установленной коаксиально с кольцевым зазором защитной оболочкой длиной, равной длине внешней камеры и повтор ющей ее конфигурацию, при любых нагрузках по фазам по врем  пуска и остановки устройства, при любых нештатных ситуаци х обеспечивает вывод фаз из смесител  без их реакционного взаимодействи  на поверхности одного из насадков, что  вл етс  важным

условием при смешении быстровзаимодей- ствующих жидкостей, предполагающих мгновенное образование твердых продуктов реакции.

Выполнение услови , когда отношение диаметров торцов насадков внутренней и внешней камер составл ет не более 0,5 и услови  соответстви  рассто ни  от точки пересечени  образующих насадков до их торцевых поверхностей не более диаметра торца насадка внешней камеры и не менее диаметра торца насадка внутренней камеры в совокупности обеспечивает допустимо минимальную длину до сли ни  движущихс  в пространстве пленок при отношении равном 0,5 и отличную от минимальной длину пленок при допустимом отношении менее 0,5. В случае увеличени  отношени  более 0,5 предельна  минимальна  длина пленок еще более уменьшитс , что может привести к смешению фаз в непосредственной близости от торцевой поверхности насадков и, в свою очередь, привести к зарастанию пленкообразующих поверхностей и нарушить пленочный режим истечени  жидкостей.

Максимально возможное рассто ние от торцев обоих насадков до точки пространственного взаимодействи  жидкостных пленок обеспечивает совокупность услови  нахождени  угла между образующими насадков внешней и внутренней камер в пределах от 15° до 45° и услови  соответстви  рассто ни  от точки пересечени  образующих насадков до их торцевых поверхностей не более диаметра торца насадка внешней камеры и не менее диаметра торца насадка внутренней камеры.

Превышение значени  данного углового предела влечет к увеличению горизонтальной составл ющей скорости, что может привести к разбрызгиванию смешиваемых фаз при их сли нии, а также к возможности преждевременного срыва пленок с поверхностей пленкообразователей при малых расходах фаз.

Снижение значени  данного углового предела влечет к необоснованному запредельному увеличению длины траекторий пленок, что может привести при малых расходах фаз к распаду жидкостных пленок преждевременно еще до момента их сли ни .

В зависимости от функциональных особенностей аппаратов, в которых реализуетс  описываемый смеситель, тангенциальные патрубки дл  ввода реагентов могут быть выполнены одного и/или противоположного направлени .

При одном направлении тангенциальных патрубков смешанные потоки жидкостей будут иметь тангенциальную составл ющую движени , в св зи с чем весь поток жидкости в аппарате становитс  закрученным и это приводит к окончательному смешению частично непрореагировавших фаз и равномерному распределению их или продуктов их взаимодействи  в реакционном объеме последующей обработки.

При противоположном направлении

тангенциальных патрубков, когда направление закрутки одной жидкости противоположно направлению закрутки другой, при сли нии пленок смесь жидкостей

0 турбулизируетс , что приводит к интенсивному смешению и кольцевому распределе- нию взаимодействующих фаз или продуктов их взаимодействи  в реакционном объеме последующей обработки.

5 Выполнение на одном устройстве тангенциальных патрубков ввода реагентов как одного так и противоположного направлени  обеспечивает варьирование режимами распределени  взаимодействующих фаз

0 или продуктов их взаимодействи  в реакционном объеме последующей обработки.

На фиг.1 показан предлагаемый смеси- те ль с насадками внешней и внутренней камер , выполненными соответственно в виде

5 цилиндра и пр мого усеченного конуса, продольный разрез. На фиг.2,3,4,5 показаны нижние части полых камер, продольный разрез, с насадками внешней и внутренней камер соответственно: в виде обратного и

0 пр мого усеченных конусов, в виде обратного усеченного конуса и цилиндра, в виде пр мых усеченных конусов, в виде обратных усеченных конусов.

На фиг.6 и 7 показано выполнение тан5 генциальных патрубков ввода реагента в одном направлении и противоположном, соответственно.

На фиг.8 показано выполнение тангенциальных патрубков ввода реагентов одно0 го и противоположного направлени .

Смеситель содержит две коаксиально установленные полые камеры: внешнюю 1 и внутреннюю 2 с тангенциальными патрубками 3 и 4 ввода реагентов соответственно

5 во внешнюю 1 и внутреннюю 2 камеры. К нижней части внешней камеры прикреплен насадок 5, а к нижней части внутренней камеры 2 прикреплен насадок 6. Внешн   камера 1 снабжена изнутри установленной

0 коаксиально с кольцевым зазором 7 защитной оболочкой 8 длиной, равной длине внешней камеры 1 и повтор ющей ее конфигурацию . Насадки 5 и б геометрически взаимно направлены и соответственно вы5 полнены в виде цилиндра и пр мого усеченного конуса (фиг.1), в виде обратного и пр мого усеченных конусов (фиг.2), в виде обратного усеченного конуса и цилиндра (фиг.З), в виде пр мых усеченных конусов

(фиг.4), в виде обратных усеченных конусов (фиг.5).

Отношение диаметров торцов внутреннего насадка б и внешнего насадка 5 состав- л ет не более 0,5. Угол / между образующими насадков 5 и 6 внешней 1 и внутренней 2 камер находитс  в пределах от 15 до 45°, а рассто ние от точки пересечени  образующих насадков 5 и б до их торцевых поверхностей составл ет не более диаметра торца насадка 5 внешней камеры 1 и не менее диаметра торца насадка б внутренней камеры 2,

Направление тангенциальных патрубков 3 и 4 ввода реагентов выполнено одина- ковым (фиг.6,8) и/или противоположным (фиг.7,8).

Пленочный статический смеситель быс- тровзаимодействующих жидкостей работает следующим образом.

Смешиваемые быстровзаимодействую- щие жидкости ввод тс  через тангенциальные патрубки 3 и 4 ввода реагентов в полые камеры внешнюю 1 и внутреннюю 2 соответственно . Под действием кинетической энергии жидкости в камерах 1 и 2 создаютс  тангенциально закрученные пленки, стекающие по внутренней поверхности полых камер 1 и 2 под действием сил т жести в их нижнюю часть, причем жидкость, стекаю- ща  ЁО внешней камере 1, движетс  в огра- ничеином кольцевом зазоре 7, образованном внутренней поверхностью внешней камеры 1 и внешней поверхностью установленной коаксиально изнутри защит- ной оболочки 8, длиной, равной длине внешней камеры 1 и повтор ющей ее конфигурацию. Достигнув прикрепленных к нижней части полых камер 1 и 2 геометрически взаимно направленных насадков б и 5, отношение диаметров торцоев которых составл ет не более 0,5, пленки взаимодействующих жидкостей приобретают на насадках 5 и б форму взаимно направленных круговых поверхностей, имеющих угол / между образующими в пределах от 15° до 45°, а рассто ние от точки пересечени  образующих насадков 5 и 6 до их торцевых поверхностей составл ет не более диаметра торца насадка 5 внешней камеры 1 и не менее диаметра торца насадка 6 внутрен- -ней камеры 2. Таким образом круговые пленки обеих жидкостей сливаютс , смешиваютс  и вступают в реакцию при пересечении их в свободном пространстве, образу  при этом продукты взаимодействи , м гко распредел емые в инерционно закрученном объеме последующей обработки при одинаковом направлении тангенциальных

патрубков 3 и 4 ввода реагентов или подверженные жесткому кольцевому распределению в стационарном реакционном объеме последующей обработки при противоположном направлении тангенциальных патрубков 3 и 4 ввода реагентов. Второй случай рекомендуетс  примен ть при значении угла /3 между образующими насадков 5 и 6 внешней 1 и внутренней 2 камер, близком к нижнему его пределу.

При смешении жидкостей с различными плотност ми, жидкость с большей плотностью целесообразно подавать во внешнюю камеру 1.

В зависимости от объема реакционной зоны последующей обработки и суммарных расходов жидкостей можно реализовать получаемый размер образованного кольца сли ни  от большего к меньшему, при прочих равных услови х, соответственно после- довательно использовав конструкции, показанные на фиг.4,1,2,3,5.

Таким образом, предлагаемый смеситель позвол ет повысить надежность его работы за счет исключени  зарастани  поверхностей смесител  продуктами реакции при смешении быстровзаимодействую- щих жидкостей, что как и распределение взаимодействующих фаз или продуктов их взаимодействи  в реакционном объеме последующей обработки повышает эффективность работы смесител  в целом.

Смеситель прост в изготовлении и обслуживании и рекомендуетс  к использованию на стадии экстракции коллагенсодержаа1их веществ в процессе извлечени  из них целевых продуктов при производстве кле  животного происхождени  и желатины.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1 .Пленочный статический смеситель бы- стровзаимодействующих жидкостей, содержащий коаксиально установленные полые камеры с тангенциальными патрубками дл  ввода реагентов, пленкообразующие насадки , прикрепленные к нижней части полых камер, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и эффективности в работе смесител , внешн   камера снабжена изнутри установленной коаксиально с кольцевым зазором защитной оболочкой длиной, равной длине внешней камеры и повтор ющей ее конфигурацию, насадки внешней и внутренней камер выполнены соответственно в виде цилиндра и пр мого усеченного конуса или в виде обратного и пр мого усеченных конусов, или в виде обратного усеченного конуса и цилиндра, или в вида пр мых усеченных конусов, или в виде обратных усеченных конусов.
2. 2.Смеситель поп 1,отличающий- с   тем, что угол между образующими насадков внешней и внутренней камер находитс  в пределах 15-45°, отношение диаметров торцов насадков внутренней и внешней камер составл ет не более 0,5, а рассто ние от точки пересечени  образующих насадков до их торцевых поверхностей

   составл ет не более диаметра торца насадка внешней камеры и не менее диаметра торца наездка внутренней камеры.

   3 Смеситель поп 1,отличающий- с   тем, что тангенциальные патрубки дл  ввода реагентов выполнены одного и/или противоположного направлени 

   Фиг.1

   Ч/l Vsjt

   Фиг. 2

   Фиг.З

   Фиг.6

   9ua 8

   ФИГ. 7

   4