RU2618883C1 - Hydrodynamic mixer - Google Patents
Hydrodynamic mixer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618883C1 RU2618883C1 RU2016121354A RU2016121354A RU2618883C1 RU 2618883 C1 RU2618883 C1 RU 2618883C1 RU 2016121354 A RU2016121354 A RU 2016121354A RU 2016121354 A RU2016121354 A RU 2016121354A RU 2618883 C1 RU2618883 C1 RU 2618883C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixing element
- section
- cylindrical
- nozzle
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических, тепломассообменных процессов в системах "жидкость-жидкость".The invention relates to devices for mixing, emulsification, homogenization of liquid media and can be used to conduct and intensify various physicochemical, hydromechanical, heat and mass transfer processes in liquid-liquid systems.
Известен аппарат для обработки суспензий, включающий (SU 552379, МПК D21В 1/36, опубл. 30.03.77) корпус, состоящий из конфузора, проточного участка и диффузора, коллектора для подачи жидкости и трубки-сопла установленные в проточном участке трубы и соединенные с коллектором, выходные отверстия трубок-сопел направлены в сторону расположения конфузора, трубки-сопла расположены по крайне мере в два ряда. Обработка среды осуществляется за счет кавитации, возникающей в проточном участке трубы.A known apparatus for processing suspensions, including (SU 552379, IPC
Недостатком аппарата является то, что среда в основном подвергается только воздействию кавитации и турбулентному воздействию. Отсутствие других важных физических факторов воздействия на обрабатываемую среду снижает качество получаемого продукта и интенсивность технологических процессов. Кроме того, расположение сопел по всему сечению трубы увеличивает гидравлическое сопротивление аппарата.The disadvantage of the apparatus is that the medium is mainly exposed only to cavitation and turbulent effects. The absence of other important physical factors affecting the medium being treated reduces the quality of the resulting product and the intensity of technological processes. In addition, the location of the nozzles over the entire cross section of the pipe increases the hydraulic resistance of the apparatus.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидродинамический смеситель (RU 2553861 МПК B01F 3/04, B01F 3/08, B01F 5/06, опубл. 20.06.2015), содержащий корпус с осевым и радиальным патрубками ввода компонентов, осевой входной патрубок выполнен в виде конусно-цилиндрического сопла, смесительный элемент состоящий, из вставки и корпуса, коническая часть вставки находится в корпусе смесительного элемента, отражатель в виде лунки, корпус смесительного элемента имеет сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям, кольцевые проточки, выполненные на поверхности вставки соединены с первой смесительной камерой. Интенсификация технологических процессов достигается интенсивной кавитацией, наличием сдвиговых усилий, развитой турбулентностью в смесительных камерах, смешением струи жидкости в третьей смесительной камере.The closest in technical essence and the achieved result is a hydrodynamic mixer (RU 2553861 IPC B01F 3/04, B01F 3/08,
Недостатком смесителя является значительное гидравлическое сопротивление, которое вызвано тем, что весь поток среды проходит через относительно небольшой радиальный зазор между коническими поверхностями полости корпуса смесительного элемента и поверхностью выступов кольцевых проточек. Кроме того, область кавитации, возникающей в первой смесительной камере, занимает небольшую часть ее объема и воздействует на часть потока среды, отсутствие пересекающихся потоков жидкости. Это снижает эффективность кавитационного воздействия на поток жидкой среды и на интенсивность технологических процессов в целом.The disadvantage of the mixer is significant hydraulic resistance, which is caused by the fact that the entire fluid flow passes through a relatively small radial clearance between the conical surfaces of the cavity of the housing of the mixing element and the surface of the protrusions of the annular grooves. In addition, the region of cavitation that occurs in the first mixing chamber occupies a small part of its volume and affects a part of the medium flow, the absence of intersecting liquid flows. This reduces the effectiveness of cavitation effects on the flow of a liquid medium and on the intensity of technological processes as a whole.
Поставленная техническая задача изобретения - интенсификация гидромеханических, физико-химических и тепломассообменных процессов и снижение гидравлического сопротивления смесителя.The task of the invention is the intensification of hydromechanical, physico-chemical and heat and mass transfer processes and the reduction of hydraulic resistance of the mixer.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в гидродинамическом смесителе, содержащем корпус с патрубками ввода основного и дополнительного компонентов, осевой патрубок ввода основного компонента выполнен в виде конусно-цилиндрического сопла, смесительный элемент, состоящий из вставки, закрепленной в торцевой перегородке корпуса смесительного элемента и находящейся внутри него, корпус смесительного элемента, имеющий сквозные каналы, расположенные по концентрическим окружностям, патрубок вывода продукта, патрубок ввода дополнительного компонента состоит из двух прямолинейных цилиндрических участков, перпендикулярных друг другу и соединенных изогнутым по радиусу уголком, выход одного прямолинейного участка выполнен в виде конфузорного сопла со сквозными отверстиями на конической поверхности и расположен внутри цилиндрической части осевого входного патрубка вдоль его оси и направлен навстречу потоку основного компонента, а второй прямолинейный цилиндрический участок служит для ввода дополнительного компонента и имеет возможность продольного перемещения и поворота относительно своей оси, при этом вставка смесительного элемента, со стороны потока среды имеет выпуклую, близкую к сферической поверхность, на которой в несколько рядов выполнены углубления в виде лунок произвольного поперечного сечения, переходящую в коническую поверхность, на которой выполнено четное количество пересекающихся спиральных канавок произвольного поперечного сечения, причем чередуются канавки с правым и левым направлением нарезки.The stated technical problem is achieved by the fact that in the hydrodynamic mixer containing the housing with nozzles for introducing the main and additional components, the axial nozzle for introducing the main component is made in the form of a conical-cylindrical nozzle, a mixing element consisting of an insert fixed to the end wall of the housing of the mixing element and located inside it, the housing of the mixing element having through channels located along concentric circles, a product outlet pipe, an input pipe up to The additional component consists of two rectilinear cylindrical sections perpendicular to each other and connected by a corner bent along the radius, the output of one rectilinear section is made in the form of a confuser nozzle with through holes on the conical surface and is located inside the cylindrical part of the axial inlet pipe along its axis and is directed towards the flow of the main component, and the second rectilinear cylindrical section serves to enter an additional component and has the ability to longitudinally rotation and rotation about its axis, while the insertion of the mixing element, on the side of the medium flow, has a convex, close to spherical surface, on which recesses are made in several rows in the form of holes of arbitrary cross section, turning into a conical surface on which an even number of intersecting spiral grooves of arbitrary cross-section, with grooves alternating with right and left cutting directions.
Гидродинамический смеситель содержит корпус 1, крышку 2 с осевым конусно-цилиндрическим патрубком ввода основного компонента 3, патрубок ввода дополнительного компонента 4, состоящий из цилиндрических прямолинейных частей 5 и 6, которые соединены изогнутым по радиусу уголком 7 и взаимного перпендикулярны, на конце цилиндрической части 6 находится конфузорное сопло 8 со сквозными отверстиями 9 по конической поверхности и направленное по оси патрубка 3, навстречу потоку основного компонента, смесительный элемент 10, который фиксируется в корпусе 1 распорными втулками 11 и 12, смесительный элемент состоит из корпуса 13 с внутренней конической поверхностью и сквозными каналами 14, закрепленной в нем конической вставкой 15, на поверхности которой выполнены спиральные пересекающиеся канавки 16 (на фиг. 1, условно показано только направление канавок в виде тонкой линии), коническая вставка 15 переходит в выпуклую поверхность 17, с рядами углублений в виде лунок 18, кольцевой радиальный зазор 19, образованный внутренней конической поверхностью корпуса смесительного элемента 10 и наружной поверхностью конической вставки 15, первую смесительную камеру 20, образованную крышкой 2, распорной втулкой 12 и выпуклой поверхностью 17, вторую смесительную камеру 21, находящуюся в корпусе 13 смесительного элемента 10, третью смесительную камеру 22, образованную торцом корпуса 13 смесительного элемента 10, крышкой 23, в которой закреплен патрубок выхода готового продукта 24.The hydrodynamic mixer comprises a
На фиг. 1 изображен продольный разрез смесителя; на фиг. 2 изображен вид А на фиг. 1; на фиг. 3 изображено конфузорное сопло 8 на фиг. 1 (увеличено).In FIG. 1 shows a longitudinal section of a mixer; in FIG. 2 is a view A of FIG. one; in FIG. 3 shows the
Смеситель работает следующим образом. Основной жидкий компонент под давлением поступает через входной основной патрубок 3 в первую смесительную камеру 20 и попадает на выпуклую поверхность 17, одновременно в цилиндрическую часть входного патрубка 3 подается под давлением через патрубок 4 и конфузорное сопло 8 второй компонент, затем предварительно обработанная жидкая среда через спиральные канавки 16 и радиальный кольцевой зазор 19 поступает во вторую смесительную камеру 21. Затем обрабатываемая жидкая среда, проходя каналы 14, попадает в третью смесительную камеру 22 и выводится из выходного патрубка 24.The mixer operates as follows. The main liquid component under pressure enters through the inlet main pipe 3 into the
Важнейшим фактором повышения эффективности проведения технологических процессов в системах "жидкость-жидкость" является кавитация. Установлено, что создание режима кавитационной работы возможно за счет соударения встречных скоростных потоков жидкости (Седов Л.И. Движение воды с большими скоростями. В кн.: Размышление о науке и об ученых. М.: Наука, 1980, с. 312-339). Этот принцип в предлагаемой конструкции реализуется следующим образом. Поток основного компонента, проходя осевой патрубок ввода, выполненный в виде конусно-цилиндрического сопла, значительно увеличивает скорость движения в цилиндрическом участке. Одновременно второй компонент подается под давлением в цилиндрическую часть через патрубок 4, горизонтальная часть 6 которого выполнена на конце в виде конфузорного сопла 8. При этом на боковой конической поверхности сопла имеются сквозные отверстия. Струя жидкости, вытекающая из конфузорного сопла не только по оси, но и под углом, перекрывает все поперечное сечение цилиндрического участка входного патрубка 3. В результате соударения струй образуются кавитационные пузырьки. Из-за высокой скорости потока среды в цилиндрическом участке входного патрубка давление в жидкости падает, что вызывает рост кавитационных пузырьков. При этом кавитационные пузырьки выносятся из малого объема цилиндрического участка в значительно больший объем первой смесительной камеры, вследствие этого давление возрастает и происходит схлопывание пузырьков с образованием кавитационного облака во всем объеме первой смесительной камеры. С целью снижения кавитационного износа выпуклой поверхности 17 расстояние между ней и торцом входного патрубка 3 выбирается таким, чтобы схлопывание кавитационных пузырьков происходило в объеме первой смесительной камере, а не на выпуклой поверхности. Поток среды, попадая на выпуклую поверхность 17, отражается от нее и вызывает турбулизацию среды в первой смесительной камере. Кроме того, наличие на выпуклой поверхности углублений в виде лунок с различным направлением осей приводит к тому, что отражение жидкости происходит, практически, во всех направлениях. Такое решение приводит к увеличению интенсивности турбулизации обрабатываемой среды.The most important factor in increasing the efficiency of technological processes in liquid-liquid systems is cavitation. It is established that the creation of a cavitation mode is possible due to the collision of oncoming high-speed fluid flows (Sedov L.I. Water movement at high speeds. In: Reflection on science and scientists. M: Nauka, 1980, pp. 312-339 ) This principle in the proposed design is implemented as follows. The flow of the main component, passing through the axial inlet pipe, made in the form of a conical-cylindrical nozzle, significantly increases the speed of movement in the cylindrical section. At the same time, the second component is supplied under pressure to the cylindrical part through a
Затем, предварительно обработанная среда поступает в спиральные канавки, расположенные на конусной поверхности вставки смесительного элемента, при этом скорость среды возрастает от входа к выходу. Так как, спиральные канавки имеют чередующуюся правую и левую нарезку, то они пересекаются и при этом происходит интенсивное перемешивание среды, которое увеличивается по направлению к выходу ее из каналов. Следует отметить, что часть жидкости стремится пройти через радиальный зазор во вторую смесительную камеру. При этом, проходя спиральные канавки, жидкость способствует дополнительной турбулизации потока в канавках, т.к. они являются резким расширением для жидкости движущейся в радиальном зазоре. При достаточной производительности смесителя и определенных геометрических размерах элементов смесительного элемента, среда, попадая из зазора, вызывает кавитацию в спиральных канавках, дополнительно воздействуя на обрабатываемую среду.Then, the pre-treated medium enters the spiral grooves located on the conical surface of the insertion of the mixing element, while the velocity of the medium increases from entrance to exit. Since the spiral grooves have alternating right and left slices, they intersect and at the same time there is intensive mixing of the medium, which increases towards its exit from the channels. It should be noted that part of the liquid tends to pass through the radial clearance into the second mixing chamber. At the same time, passing spiral grooves, the liquid contributes to additional turbulization of the flow in the grooves, because they are a sharp extension for a fluid moving in a radial clearance. With sufficient mixer performance and certain geometric dimensions of the elements of the mixing element, the medium, getting out of the gap, causes cavitation in the spiral grooves, additionally affecting the medium being processed.
Следует отметить, что наличие спиральных канавок значительно снижает гидравлическое сопротивление смесителя. Это объясняется тем, что основная часть потока обрабатываемой среды в смесительном элементе проходит из первой во вторую смесительные камеры через канавки, а в прототипе через радиальный зазор. При этом, естественно, поперечное сечение канавок превышает поперечное сечение радиального зазора, и чем их больше, тем больше получаемый эффект снижения гидравлического сопротивления.It should be noted that the presence of spiral grooves significantly reduces the hydraulic resistance of the mixer. This is because the main part of the flow of the medium to be processed in the mixing element passes from the first to the second mixing chambers through grooves, and in the prototype through a radial clearance. In this case, of course, the cross section of the grooves exceeds the cross section of the radial clearance, and the more there are, the greater the resulting effect of reducing hydraulic resistance.
Спиральные канавки увеличивают время прохождения среды в смесительном элементе, т.е. увеличивает время воздействия на нее интенсифицирующих факторов.Spiral grooves increase the transit time of the medium in the mixing element, i.e. increases the time of exposure to intensifying factors.
В зависимости от требований к качеству получаемого продукта можно изменять количество пересечений спиральных канавок. Это достигается изменением шагов нарезок. Для исследованных интервалов производительностей и давлений установлено, что необходимо выбирать отношение шага правой нарезки к левой из интервала 0.2…5. Следует отметить, что наименьшее значение шага (левой или правой нарезок) зависит от геометрических размеров смесителя, возможности технологического оборудования и т.д. Кроме того, уменьшение величины шага и их количества на конической вставке увеличивает гидравлическое сопротивление смесителя.Depending on the quality requirements of the resulting product, you can change the number of intersections of the spiral grooves. This is achieved by changing the slicing steps. For the investigated productivity and pressure ranges, it was found that it is necessary to choose the ratio of the pitch of the right cut to the left from the interval 0.2 ... 5. It should be noted that the smallest step value (left or right cuts) depends on the geometric dimensions of the mixer, the possibility of technological equipment, etc. In addition, reducing the step size and their number on the conical insert increases the hydraulic resistance of the mixer.
Жидкая среда, закрученная в нарезках, с увеличенной скоростью попадает во вторую смесительную камеру, туда же попадает жидкость из радиального зазора. Часть жидкость отражается от торцевой стенки корпуса смесителя увеличивая турбулизацию жидкой среды.The liquid medium swirling in the cuts, with an increased speed, enters the second mixing chamber, the liquid from the radial clearance also enters there. Part of the liquid is reflected from the end wall of the mixer housing increasing the turbulization of the liquid medium.
Окончательное воздействие на поток жидкой среды осуществляется в третьей смесительной камере. Попадая в нее, через каналы 14 струи среды на некотором расстоянии от сопла начинают веерообразно расходится, при этом происходит активное столкновение струй, что способствуют дополнительному повышению интенсивности технологических процессов.The final impact on the flow of liquid medium is carried out in the third mixing chamber. Once in it, through the
Таким образом, предлагаемая конструкция гидродинамического смесителя за счет значительной интенсификации кавитационного воздействия, вихревых течений, интенсивной турбулентности, активного столкновения струй интенсифицирует проводимые технологические процессов.Thus, the proposed design of the hydrodynamic mixer due to the significant intensification of cavitation, vortex flows, intense turbulence, active collision of jets intensifies ongoing processes.
При этом предложенное техническое решение снижает гидравлическое сопротивление смесительного элемента, на который приходится значительная часть гидравлических потерь гидродинамического смесителя.Moreover, the proposed technical solution reduces the hydraulic resistance of the mixing element, which accounts for a significant part of the hydraulic losses of the hydrodynamic mixer.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121354A RU2618883C1 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Hydrodynamic mixer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121354A RU2618883C1 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Hydrodynamic mixer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2618883C1 true RU2618883C1 (en) | 2017-05-11 |
Family
ID=58715874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016121354A RU2618883C1 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Hydrodynamic mixer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2618883C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108159939A (en) * | 2017-12-23 | 2018-06-15 | 安徽王仁和米线食品有限公司 | A kind of rice noodles production agitating device |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1889886A (en) * | 1931-04-16 | 1932-12-06 | Triple Xxx Company | Carbonating device |
SU552379A1 (en) * | 1974-05-05 | 1977-03-30 | Украинский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности | Slurry Handler |
RU2158627C1 (en) * | 1999-03-23 | 2000-11-10 | Южно-Уральский государственный университет | Cavitation-type mixer |
US8141353B2 (en) * | 2008-04-25 | 2012-03-27 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Exhaust gas additive/treatment system and mixer for use therein |
CN202983543U (en) * | 2012-12-28 | 2013-06-12 | 江苏科行环境工程技术有限公司 | Diluting and mixing device of reducing agent for SNCR (Selective Non-Catalytic Reduction) denitration |
RU136741U1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ) | CAVITATION TYPE MIXER FOR LIQUID FOOD MEDIA |
RU2553861C1 (en) * | 2014-03-12 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Hydrodynamic mixer |
-
2016
- 2016-05-30 RU RU2016121354A patent/RU2618883C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1889886A (en) * | 1931-04-16 | 1932-12-06 | Triple Xxx Company | Carbonating device |
SU552379A1 (en) * | 1974-05-05 | 1977-03-30 | Украинский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности | Slurry Handler |
RU2158627C1 (en) * | 1999-03-23 | 2000-11-10 | Южно-Уральский государственный университет | Cavitation-type mixer |
US8141353B2 (en) * | 2008-04-25 | 2012-03-27 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Exhaust gas additive/treatment system and mixer for use therein |
CN202983543U (en) * | 2012-12-28 | 2013-06-12 | 江苏科行环境工程技术有限公司 | Diluting and mixing device of reducing agent for SNCR (Selective Non-Catalytic Reduction) denitration |
RU136741U1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ) | CAVITATION TYPE MIXER FOR LIQUID FOOD MEDIA |
RU2553861C1 (en) * | 2014-03-12 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ | Hydrodynamic mixer |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108159939A (en) * | 2017-12-23 | 2018-06-15 | 安徽王仁和米线食品有限公司 | A kind of rice noodles production agitating device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8042989B2 (en) | Multi-stage cavitation device | |
EP2529843B1 (en) | Reverse-flow nozzle for generating cavitating or pulsed jets | |
US6935770B2 (en) | Cavitation mixer | |
US5492654A (en) | Method of obtaining free disperse system and device for effecting same | |
RU2553861C1 (en) | Hydrodynamic mixer | |
AU2006216718A1 (en) | Methods and devices for mixing fluids | |
JP2008018330A (en) | Bubble generating device | |
EP4112159A1 (en) | Internal structure, fluid characteristic changing apparatus, and utilization apparatus thereof | |
JP7094541B2 (en) | Fluid supply pipe | |
RU2618883C1 (en) | Hydrodynamic mixer | |
RU1773469C (en) | Rotary apparatus | |
EP1808651A2 (en) | Cavitation thermogenerator and method for heat generation by the caviation thermogenerator | |
RU1790438C (en) | Cavitation mixer | |
RU156526U1 (en) | INSTALLATION FOR MIXING LIQUIDS IN TANKS | |
RU2613556C1 (en) | Device for oil desalting and dehydration | |
RU2618078C1 (en) | Hydrodynamic mixer | |
RU2625874C1 (en) | Hydrodynamic mixer | |
JP5611387B2 (en) | Refinement mixing equipment | |
RU172559U1 (en) | DEVICE FOR MIXING LIQUIDS IN RESERVOIRS | |
CA2482459A1 (en) | Device and method of creating hydrodynamic cavitation in fluids | |
JP5294434B2 (en) | Refinement mixing equipment | |
RU2016641C1 (en) | Hydrodynamic mixer | |
RU2305589C1 (en) | Hydrodynamic cavitational reactor | |
AU2018370004B2 (en) | Multilobular supersonic gas nozzles for liquid sparging | |
RU2265478C1 (en) | Universal hydrodynamic homonogenizing disperser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180531 |