RU2016641C1 - Гидродинамический смеситель - Google Patents
Гидродинамический смеситель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2016641C1 RU2016641C1 SU4786991A RU2016641C1 RU 2016641 C1 RU2016641 C1 RU 2016641C1 SU 4786991 A SU4786991 A SU 4786991A RU 2016641 C1 RU2016641 C1 RU 2016641C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixing chamber
- outlet
- channels
- mixer
- annular gap
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Сущность изобретения: смеситель содержит корпус, состоящий из двух частей, в каждой из которых неподвижно закреплен канал подвода смешиваемых жидкостей. Каналы сообщены с камерой смешения, образованной между внутренней и наружной коническими поверхностями частей корпуса. Камера смешения выходной канал, выходное отверстие которого выполнено в виде кольцевой щели. Ширина кольцевой щели не превышает величину δ = r -r /2r, где r0 и r1 - радиусы каналов подвода смешиваемых жидкостей. Образующая средней конической поверхности выходного канала камеры смешения составляет с осью каналов подвода смешиваемых жидкостей угол α = r -r /r -r . Поверхность выходного канала, расположенная около выходного отверстия кольцевой щели, снабжена концентрическими выступами и канавками, имеющими в сечении форму треугольника. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к смешиванию жидкостей с жидкостями, к гидродинамическим смесителям для получения эмульсий и может быть применено для получения водно-масляных эмульсий.
Известен гидродинамический смеситель, содержащий корпус с входными и выходными патрубками, размещенное в нем сопло, выполненное в виде диффузора с плавно расширяющимся профилем, напротив которого установлен экран [1].
Недостатками данного смесителя являются недостаточно высокая кавитация из-за плавности перехода профиля, вследствие чего и интенсивность перемешивания низкая.
Другим известным смесителем является ультразвуковой гидродинамический излучатель, содержащий корпус, эжектор со стаканом с тангенциальным патрубком, при этом на внутренней поверхности стакана в нижней части выполнена винтовая нарезка, направление которой противоположно направлению нарезки тангенциального вкладыша с многозаходной ленточной резьбой, кольцевого магнита и крышки с соплом.
Недостатками излучателя являются большие гидравлические сопротивления винтовых линий (нарезок); невысокая производительность, ограниченная выходными отверстиями и гидравлическим сопротивлением. Так как большой эффект диспергирования достигается созданием кавитации, эмульгирование жидкости в данном смесителе невысокое, так как оно происходит за счет только вихревых движений.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для эмульгирования смеси, представляющее собой гидродинамический преобразователь, содержащий корпус с размещенными в нем напротив друг другу соплами, причем внутренняя поверхность корпуса выполнена сферической и выходное отверстие камеры смешивания представляет собой кольцевой зазор.
Недостатком прототипа является невысокая эффективность процесса эмульгирования из-за отсутствия в конструкции элементов, способствующих возникновению процесса кавитации.
Цель изобретения - повышение эффективности процесса эмульгирования.
Для этого в гидродинамическом смесителе, содержащем корпус, соcтоящем из двух соосных цилиндроконических тел с осевыми каналами подвода смешиваемых жидкостей, жестко закрепленный цилиндрической поверхностью на параллельных фланцах внутри камеры слива, камеру смешения, сообщенную с каналами подвода, камера смешения образована внутренней и наружной усеченными коническими поверхностями частей корпуса и ее выходное отверстие имеет форму кольцевой щели, ширина которой не превышает величины ,
δ =
где r0 и r1 - радиусы каналов подвода смешиваемых жидкостей; r - радиус выходного отверстия кольцевой щели, образующая средней конической поверхности камеры смешения составляет с осью каналов подвода смешиваемых жидкостей угол α= 45-90о, а поверхности камеры, расположенные около выходного отверстия кольцевой щели, снабжены сопряженными концентрическими выступами и канавками.
δ =
где r0 и r1 - радиусы каналов подвода смешиваемых жидкостей; r - радиус выходного отверстия кольцевой щели, образующая средней конической поверхности камеры смешения составляет с осью каналов подвода смешиваемых жидкостей угол α= 45-90о, а поверхности камеры, расположенные около выходного отверстия кольцевой щели, снабжены сопряженными концентрическими выступами и канавками.
Выступы имеют в сечении форму треугольника.
Фланцы снабжены регулировочными прокладками.
В результате использования смесителя данной конструкции достигается такой технический результат, как образование тонкой пелены жидкости (не более 2 мм толщины) и ее разрушение гидродинамической кавитацией.
Сущность изобретения заключается в следующем: во встречном потоке жидкостей в каналах в зоне смешения создается тончайший слой двух жидкостей, далее этот слой кумулятивных струй перемешивается попеременно кавитацией, созданной на поверхности камеры смешения.
На чертеже показан смеситель, продольный разрез.
Смеситель содержит корпус в виде двух соосных цилиндроконических тел 1 и 2, в которых просверлены по оси симметрии осевые каналы 3 и 4 подвода смешиваемых жидкостей с радиусами соответственно r0 и r1 (r0 = 4,5 мм; r1 = 11 мм). Своими цилиндрическими частями тела 1 и 2 корпуса установлены в отверстиях параллельно расположенных друг другу фланцев 5 и 6 камеры 7 слива эмульсии и жестко закреплены болтовыми соединениями 8 и 9 к приваренным фланцам 10, 11 камеры 7. Внутренняя усеченная коническая поверхность тела 1 и наружная усеченная коническая поверхность тела 2 образуют объем камеры 12 смешения жидкостей. Выходное отверстие камеры 12 имеет форму кольцевой щели 13 с радиусом r(r = 50 мм) у основания конических поверхностей. Ширина щели 13 не превышает
δ = ,, то есть δ = = 1.4 мм..
δ = ,, то есть δ = = 1.4 мм..
При δ > кавитационные процессы неэффективны. Образующая ОА средней конической поверхности камеры 12 смешения составляет с осью каналов подвода смешиваемых жидкостей угол α = 45-90о, так как в оптимальном режиме кавитации
cosα =
где λ = , где ρo , ρ1 - плотности подаваемых жидкостей; r0, r1 - радиусы струйных потоков, так как величины λ могут быть различны, и тогда следует изготовлять смесители с определенной величиной угла для каждой пары однородных групп смешиваемых жидкостей, что практически неприемлемо, невыгодно, а тем более λ задается для эффективного образования пелены жидкости, а эта пелена при небольшом отклонении может быть образована из-за наличия направляющих стенок выходных каналов, из-за чего можно поступиться точностью величины и принять λ = 1. А для однородных по плотности смешиваемых жидкостей это допущение точно. То есть
cosα = .
cosα =
где λ = , где ρo , ρ1 - плотности подаваемых жидкостей; r0, r1 - радиусы струйных потоков, так как величины λ могут быть различны, и тогда следует изготовлять смесители с определенной величиной угла для каждой пары однородных групп смешиваемых жидкостей, что практически неприемлемо, невыгодно, а тем более λ задается для эффективного образования пелены жидкости, а эта пелена при небольшом отклонении может быть образована из-за наличия направляющих стенок выходных каналов, из-за чего можно поступиться точностью величины и принять λ = 1. А для однородных по плотности смешиваемых жидкостей это допущение точно. То есть
cosα = .
При α _→ 90° геометрические размеры устройства увеличиваются, что нерационально, хотя эффективность эмульгирования не уменьшается. При α _→ 0 эффективность смешивания исчезает, так как увеличиваются затраты кинетической энергии на разворот струи.
Конические поверхности в камере 12 на ее выходе снабжены концентрическими сопряженными выступами 14 и канавками 15 так, что выступ 14 на одной поверхности совпадает с канавкой 15 на другой поверхности и т.д. Выступы 14 для цели создания суперкавитации имеют треугольную форму в сечении.
Регулировка размера щели 13 может производиться с помощью стальных регулировочных прокладок 16, устанавливаемых между фланцами 5 и 10, 6 и 11. В дне камеры 7 слива эмульсии сделан сливной патрубок 17.
Устройство работает следующим образом.
При подаче, например, воды с укриналом, предварительно слитых вместе в общий бак (для создания грубой эмульсии), оттуда насосами вода с укриналом подается двумя потоками в каналы 3 и 4 навстречу друг другу. При соударении образуется так называемая пелена, которая асимптотически приближается к некоторому круговому конусу, чему способствует и симметричность конических поверхностей относительно оси каналов. Далее потоки жидкости, перемещаясь с большой скоростью ( ≈ 10 м/с) по коническим поверхностям камеры 12 смешивания, ударяются о выступы 14. При обтекании их поверхностей треугольной формы попеременно за каждым выступом возникает кавитация, способствующая эффективному перемешиванию жидкостей. Толщина пленки образованной эмульсии на выходе достаточно тонка и равна толщине щели 13.
Данный смеситель обеспечивает высокую производительность эмульгирования, так как может работать при любых высоких скоростях смешиваемых потоков. Расход жидкости определяется по известной формуле
Q=μ ˙ S ˙ V , где μ - коэффициент гидравлического сопротивления;
S - площадь поперечного сечения канала;
v - скорость потока жидкости.
Q=μ ˙ S ˙ V , где μ - коэффициент гидравлического сопротивления;
S - площадь поперечного сечения канала;
v - скорость потока жидкости.
Для каждого канала:
Qo=μ ˙ π ˙ ro 2.Vo; Q1=μ ˙ π ˙r1 2.V1; = :
Задавшись нужным расходом жидкостей и скоростями их потоков, можно определять размеры каналов:
= ,, примем C=
Задавшись размером r1, можно определить r0: r0 = C. r1 При r0 = 4,5 мм и r1=11 мм Qо = 10,3 м3/ч, Q1 = 54 м3/ч; Vo = 10,7 м/c, V1 = 9,2 м/с. Производительность смесителя Q = Q0 + Q1 = 10,3 + 54 = 64,3 м3/ч.
Qo=μ ˙ π ˙ ro 2.Vo; Q1=μ ˙ π ˙r1 2.V1; = :
Задавшись нужным расходом жидкостей и скоростями их потоков, можно определять размеры каналов:
= ,, примем C=
Задавшись размером r1, можно определить r0: r0 = C. r1 При r0 = 4,5 мм и r1=11 мм Qо = 10,3 м3/ч, Q1 = 54 м3/ч; Vo = 10,7 м/c, V1 = 9,2 м/с. Производительность смесителя Q = Q0 + Q1 = 10,3 + 54 = 64,3 м3/ч.
По сравнению с прототипом улучшается качество эмульсии за счет эффективного смешивания усиленной кавитацией, происходящей на выходе из кольцевой щели с пилообразной поверхностью и в пленке толщиной ≈ от 0,1 до 2 мм, а не по всей гладкой поверхности кольцевой щели, как у прототипа, смешивание в котором происходит в сферической по форме камере. В последней многократного отражения струй не будет из-за прилипания струй к поверхности сферы, что понижает кавитацию, в итоге, эффективность смешивания. На новом смесителе увеличивается производительность смешивания из-за возможности подачи смешиваемых жидкостей с высокими скоростями подачи и из-за эффективной кавитации.
Claims (3)
1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ, содержащий корпус, состоящий из двух соосных цилиндроконических тел с осевыми каналами подвода смешиваемых жидкостей, жестко закрепленный цилиндрической поверхностью на параллельных фланцах в камере слива, камеру смешения, сообщенную с каналами подвода, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса эмульгирования, камера смешения образована внутренней и наружной усеченными коническими поверхностями частей корпуса и ее выходное отверстие имеет форму кольцевой щели, ширина которой не превышает величины
δ = ,
где r0 и r1 - радиусы каналов подвода смешиваемых жидкостей;
r - радиус выходного отверстия кольцевой щели,
образующая средней конической поверхности камеры смешения составляет с осью каналов подвода смешиваемых жидкостей угол 45 - 90o, а поверхности камеры, расположенные около выходного отверстия кольцевой щели, снабжены сопряженными концентрическими выступами и канавками.
δ = ,
где r0 и r1 - радиусы каналов подвода смешиваемых жидкостей;
r - радиус выходного отверстия кольцевой щели,
образующая средней конической поверхности камеры смешения составляет с осью каналов подвода смешиваемых жидкостей угол 45 - 90o, а поверхности камеры, расположенные около выходного отверстия кольцевой щели, снабжены сопряженными концентрическими выступами и канавками.
2. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что выступы имеют в сечении форму треугольника.
3. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что фланцы снабжены регулировочными прокладками.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4786991 RU2016641C1 (ru) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | Гидродинамический смеситель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4786991 RU2016641C1 (ru) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | Гидродинамический смеситель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016641C1 true RU2016641C1 (ru) | 1994-07-30 |
Family
ID=21493903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4786991 RU2016641C1 (ru) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | Гидродинамический смеситель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2016641C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011071407A1 (ru) * | 2009-12-11 | 2011-06-16 | Muryshev Evgeny Yurievich | Способ и устройство получения тепла для обогрева зданий и сооруженийй |
RU183320U1 (ru) * | 2018-07-16 | 2018-09-18 | Борис Семенович Ксенофонтов | Эжектор-смеситель |
RU188163U1 (ru) * | 2018-12-13 | 2019-04-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Устройство для смешивания компонентов во встречных потоках |
RU199052U1 (ru) * | 2020-02-11 | 2020-08-11 | Борис Семенович Ксенофонтов | Эжектор - смеситель |
RU218197U1 (ru) * | 2023-03-24 | 2023-05-16 | Борис Семенович Ксенофонтов | Эжектор-смеситель |
-
1989
- 1989-11-09 RU SU4786991 patent/RU2016641C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 296549, кл. B 01F 11/02, 1970. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011071407A1 (ru) * | 2009-12-11 | 2011-06-16 | Muryshev Evgeny Yurievich | Способ и устройство получения тепла для обогрева зданий и сооруженийй |
RU183320U1 (ru) * | 2018-07-16 | 2018-09-18 | Борис Семенович Ксенофонтов | Эжектор-смеситель |
RU188163U1 (ru) * | 2018-12-13 | 2019-04-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" | Устройство для смешивания компонентов во встречных потоках |
RU199052U1 (ru) * | 2020-02-11 | 2020-08-11 | Борис Семенович Ксенофонтов | Эжектор - смеситель |
RU218231U1 (ru) * | 2023-01-23 | 2023-05-17 | Борис Семенович Ксенофонтов | Эжектор-смеситель |
RU218197U1 (ru) * | 2023-03-24 | 2023-05-16 | Борис Семенович Ксенофонтов | Эжектор-смеситель |
RU222594U1 (ru) * | 2023-09-12 | 2024-01-11 | Борис Семенович Ксенофонтов | Эжектор-смеситель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5322222A (en) | Spiral jet fluid mixer | |
CA1106835A (en) | Method and apparatus for the continuous production of a slurry explosive containing an emulsified liquid component | |
US6935770B2 (en) | Cavitation mixer | |
US5931771A (en) | Method and apparatus for producing ultra-thin emulsions and dispersions | |
US4474477A (en) | Mixing apparatus | |
US4989988A (en) | Apparatus for mixing media capable to flow | |
RU2553861C1 (ru) | Гидродинамический смеситель | |
WO1997045194A1 (en) | Motorless mixer | |
US5183335A (en) | Hydraulic jet flash mixer with flow deflector | |
WO1994011096A1 (en) | Fluid mixing apparatus | |
RU2016641C1 (ru) | Гидродинамический смеситель | |
US4112026A (en) | Bubble generating apparatus | |
US4381268A (en) | Device for gassing liquids or suspensions | |
KR19980024783A (ko) | 액중에 포함된 가스의 거품을 미세화하는 장치 | |
CN112337327A (zh) | 一种纳米气泡发生装置 | |
RU2189851C2 (ru) | Смеситель | |
RU2144439C1 (ru) | Центробежно-струйная форсунка | |
US20030199595A1 (en) | Device and method of creating hydrodynamic cavitation in fluids | |
RU2075619C1 (ru) | Устройство для обработки жидкого топлива кавитацией | |
SU1430083A1 (ru) | Смеситель | |
RU2817546C9 (ru) | Роторный импульсный аппарат | |
CN221016693U (zh) | 一种液体雾化喷嘴 | |
SU1678428A1 (ru) | Устройство дл приготовлени растворов пастообразных веществ | |
RU2135354C1 (ru) | Статический смеситель для полимеризующихся жидкостей | |
JPS6140362Y2 (ru) |