RU2001666C1 - Гидродинамический кавитационный эмульгатор - Google Patents

Abstract

Использование: дл  эмульгировани  в химической и нефтеперерабатывающей промышленности . Сущность изобретени : гидродинамический эмульгатор содержит конфузор. проточную камеру, переход щую в диффузор. В проточной камере установлены кавитаторы, выполненные в виде кольца , имеющего в продольном сечении обтекаемую форму. Кавитаторы имеют разный диаметр, могут быть установлены в одном сечении или со смещением по длине камеры. Приведены соотношени  размеров кавитаторов, углы конфузора, диффузора. 1 З.П.Ф-ЛЫ, 3 ИД

Description

Изобретение относитс  к химическому машиностроению, конкретно к гидродинамическим кавитационным эмульгаторам, и может быть использовано в химической и нефтеперерабатывающей промышленности .

Известен гидродинамический кавита- ционный реактор, например, дл  обработки волокнистых суспензий, включающий кон- фузор. диффузор и проточную камеру с ус- тановленными в ней кавитаторами, образующими решетку.

Однако в таких кавитаторах энерги  ка- витационного пол  благодар  пространственному расположению кэвитаторов рассредоточена в большом объеме, что оказывает м гкое и малоэффективное размалывающее воздействие на волокнистую массу. Кроме того, пространственна  решетка из ка- витаторов не создает сплошного пол  кавитации , а вблизи внутренних стенок проточной камеры волокниста  масса не подвергаетс  воздействию кавитационного пол .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, т.е. прототипом,  вл етс  гидродинамический кавитационный реактор, включающий конфуэор, диффузор и проточную камеру с установленными в ней кавитаторами, выполненными в виде стержней , продольные оси которых параллельны между собой и лежат в плоскости поперечного сечени  проточной камеры. Стержни имеют поперечное сечение в виде треугольника , основанием направленного в сторону конфузора, либо в виде трапеции, большим основанием направленной в сторону конфузора .

Недостатком этого гидродинамического кавитационного реактора (прототипа)  вл етс  также его низка  эффективность дл  получени  высокодисперсных эмульсий, обусловленна  тем, что энерги  кавитационного пол  рассредоточена в большом обь- еме, а возникающие после прохождени  через кавитаторы, образующие пространственную решетку, каверны слипаютс  в суперкаверну , котора  имеет интенсивность гораздо меньшую, чем другие формы кавитации .

Целью изобретени   вл етс  создание более интенсивной кавитации с минимальными гидравлическими потер ми.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном гидродинамическом кавитацион- ном эмульгаторе, содержащем круглый в сечении конфузор. переход щий в проточную камеру, диффузор, установленные в камере кавитаторы, выполненные в форме кольца в поперечном сечении и обтекаемой формы в продольном сечении, например в форме выт нутой капли с углом расширени  80-90° и удлиненной хвостовой частью, устанавливают кавитаторы в количестве от 1 до 3 в зависимости от объема обрабатываемой

эмульсии, угол закрыти  конфузора 60- 100°, так как при этих углах критерий кавитации имеет наибольшее значение. Проточна  камера имеет минимальную длину: 0,7-0,8 длины диффузора. Оптимальный

0 угол расширени  диффузора 110-120°. При диаметре эмульгатора до 40 мм может быть установлено одно кавитационное кольцо толщиной 1/8-1/10 диаметра проточной камеры с соотношением площадей внутренне5 го кольца к наружному FD/FH 0,3.

Дл  увеличени  интенсивности кавитации кавитационные кольца могут иметь до 6-8 перемычек.

При больших размерах (до 100мм)кави0 тационный эмульгатор может иметь до 2-3 кавитационных кольцевых насадок. Последние могут быть расположены в одну линию, уступом в сторону диффузора. Увеличение диаметра эмульгатора более 100 мм неэф5 фективно.

На фиг. 1 показан предлагаемый эмульгатор , продольное сечение; на фиг. 2 и 3 - варианты расположени  кавитаторов.

Гидродинамический кавитэционный

0 эмульгатор состоит из конфузора 1, переход щего в проточную камеру 2, в которой установлены кавитаторы в виде колец 3. Камера переходит а диффузор 4.

Эмульгатор работает следующим обра5 зом.

Диспергируема  масса подаетс  в конфузор 1, на выходе из которого в проточную камеру 2 скорость потока возрастает с 6-7 до 8-14 м/с. В камере 2 поток обтекает

0 кольца 3, выполненные в форме выт нутой капли, за которыми возникают кавитационные каверны, при смыкании последних образуетс  большое количество микропузырьков. При охлопывании пузырь5 ков возникают локальные давлени  большой силы, ведущие к диспергированию обрабатываемой эмульсии.

Пример1. На лабораторном стенде проведены эксперименты, позвол ющие

0 оценить интенсивность кавитации косвенным путем с помощью определени  средне- численного радиуса эмульсии, полученного на предлагаемом эмульгаторе. Состав эмульсии: дизельное топливо - вода в соот5 ношении 1:100. В ходе эксперимента определены потери напора на аппарате с помощью дифференциального манометра. Аппарат имеет конфузор, проточную часть диаметром d 20 мм, кольцевой кавитатор. Кавитаторы выполнены с различными углами лобовой части, диаметр кольца d 8 мм. Результаты эксперимента сведены в табл. 1.

Из результатов экспериментов видно, что оптимальный угол лобового расширени  кавитатора 80-90°. Увеличение угла ведет к увеличению потерь напора без заметного изменени  среднечисленного радиуса частиц эмульсии.

П р и м е р 2. Эксперимент проводилс  на том же лабораторном стенде, с тем же аппаратом, что и в примере 1. Измен лась толщина кольца и составл л а 1/6,1/8,1/10, 1/12 диаметра проточной части. Диаметр осевой линии кольца 8 мм. Результаты экспериментов сведены в табл. 2.

Увеличение толщины кольца ведет к образованию интенсивной кавитации, что подтверждаетс  экспериментом, но в то же врем  заметны потери напора. При уменьшении толщины кольца потери напора незначительны , но интенсивность кавитации недостаточна дл  получени  эмульсии с хорошей дисперсностью. Наиболее оптимальна  толщина кольца 1/18-1/10 проточной части аппарата.

ПримерЗ. Эксперименты проводились на том же стенде, что и в примере 1. Диаметр проточной части кавитационного эмульгатора 20 мм. Толщина кольца 2.8 мм. В ходе экспериментов в навигационном эмульгаторе устанавливались кавитаторы с разным отношением внутренней площади и внешней площади, ограниченной кавитато- ром, (см. табл. 3).

Кавитационное кольцо с маленьким внутренним диаметром вызывает большие гидродинамические потери, кольцо с большой внутренней площадью уменьшает внут- реннее сечение эмульгатора. Наиболее оптимальное отношение внутренней площади кольца и площади, ограниченной кольцом и стенкой эмульгатора, равно 0.3-0,5.

Конфузор должен иметь угол закрыти  0 60-100°. Эти предельные значени  были получены в результате рассмотрени  этого параметра с точки зрени  создани  интенсивной кавитации на линии закрыти  конфу- зора и оптимальных гидродинамических потерь.

Угол закрыти  60-100° был выведен как оптимальный в результате анализа двух формул: критери  кавитации, который характеризует интенсивность кавитации, и гидродинамических потерь,

Конфузор с углом закрыти  60-100° и кавитационное кольцо с геометрическими параметрами, определенными в результате эксперимента: угол расширени  лобовой части кольца 80-90°, толщина внутренней части кольца 0,3 площади проточной части, в совокупности создают наиболее интенсивную кавитацию с минимальными гидродинамическими потер ми.

5

0

30

(56) Авторское свидетельство СССР N; 467158, кл. О 21 В 1 /36. 1975.

Авторское свидетельство СССР № 610896, кл. D 21 В 1/36. 1978.

Т а б л и ц а 1

Claims (2)

1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ КАВИТА- ЦИОННЫЙ ЭМУЛЬГАТОР. содержащий конфузор, диффузор, между которыми размещена проточна  камера, включающа  кавитатор, отличающийс  тем. что. с целью создани  более интенсивной кавитации с , минимальными гидравлическими потер ми , кавитатор выполнен в форме кольца, которое имеет обтекаемую форму в продольном сечении и толщину, равную 1 /8 - 1/10 диаметра проточной камеры, при этом отношение площади поперечного сеТаблица2

ТаблицаЗ

чени  внутренней части кольца к площади сечени  проточной камеры, наход щейс  снаружи кольца, равно 0,3, угол расширени  лобовой части кольца составл ет 80 - 90, конфузор выполнен с углом 60 - 100. а диффузор -110 -120 .

2. Эмульгатор по п.1, отличающийс  тем, что эмульгатор дополнительно снабжен дополнительными кавитаторами меньшего диаметра, установленными в одном сечении с основным кавитатором или со смещением по длине проточной камеры в сторону диффузора.

cpva.Z

фи&.З