SU1066630A1 - Method of preparing finely dispersed mixes - Google Patents

Method of preparing finely dispersed mixes Download PDF

Info

Publication number
SU1066630A1
SU1066630A1 SU823439782A SU3439782A SU1066630A1 SU 1066630 A1 SU1066630 A1 SU 1066630A1 SU 823439782 A SU823439782 A SU 823439782A SU 3439782 A SU3439782 A SU 3439782A SU 1066630 A1 SU1066630 A1 SU 1066630A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
liquid
shock waves
flow
blades
additive component
Prior art date
Application number
SU823439782A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валентин Игоревич Федоткин
Игорь Михайлович Федоткин
Михаил Петрович Фельдман
Original Assignee
Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции filed Critical Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority to SU823439782A priority Critical patent/SU1066630A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1066630A1 publication Critical patent/SU1066630A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • B01F25/31Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
    • B01F25/3122Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof the material flowing at a supersonic velocity thereby creating shock waves

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ СМЕСЕЙ путем создани  кавитации в жидкости вращающимис  лопаст ми с одновременной подачей в поток кавитируемой жидкости добавочного компонента, отличающийс  тем, что, с целью првышени  качества перемешивани  за счет воздействи  ударных волн, кавитируемую жидкость и/или добавочный компонент насыщают газом, после чего поток полученной смеси сужают до образовани  струи сверхзвуковой скорости истечени .A method for producing fine-dispersed mixtures by creating cavitation in a liquid by rotating blades and simultaneously adding an additive component to the flow of cavitating liquid, which, in order to improve the mixing quality due to the impact of the shock waves, the cavitating liquid and / or the additive component, the exhaust gas is saturated with an exhaust gas caused by shock waves, cavitating liquid and / or the additive component. the flow of the mixture obtained is narrowed down to the formation of a jet of supersonic flow rate.

Description

«.5".five

JГТJGT

JJ

/ 2S2ZZ / 2S2ZZ

Жи мостггZhi Mostgg

Изобретение относитс  к смешению и эмульгированию трудноперемешиваемых и в зких веществ (вода и масло, бензин и биту1м), диспергированию твердых веществ (крахмалосодержащее сырье, лакокрасочные материалы) в жидкой среде, в которой образованы кавитационные каверны, и может найти применение в химической, пищевой , целлюлозобумажной и других отрасл х промыщлен-ности. Известен способ производства тонкодисперсных смесей путем смещени  жидкого или твердого компонента с потоком кавитируемой жидкости, подачи подмешиваемых компонентов внутрь каверны и последующего кавитационно-кумул тивного воздействи  за счет микро- и макротурбулентных вихрей большой интенсивности, возникающих при схлопывании газовых пузырьков , отрывающихс  от хвостовой части каверн 1.. /-1 Однако степень гомогенизации и диспергировани , осуществл ема  таким способом , может оказатьс  недостаточной дл  трудносмешиваемых веп1,еств. Известен также способ получени  тонкодисперсных смесей путем создани  кавитации в жидкости вращающимис  лопаст ми с одновременной подачей в поток кавитируемой жидкости добавочного компонента 2. Кавитационно-кумул тивный эффект (воздействи  каверн) в данном случае усиливают турбулентным перемещиванием QMeси . Этим повышаетс  степень гомогенизации и диспергировани ,- но в незначительной мере, так как не используютс  возможности интенсификации процесса смещени  за счет образовани  в смеси ударных волн. Целью изобретени   вл етс  повышение качества перемешивани  за счет воздействи  ударных волн. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  тонкодисперсных смесей путем создани  кавитации в жидкости вращающимис  лопаст ми с одновременной подачей в поток кавитируемой жидкости добавочного компонента, кавитируемую жидкость и/или добавочный компонент насыщают газом, после чего поток полученной смеси сужают до образовани  струи сверхзвуковой скорости истечени . Способ реализируетс  в устройстве, содержащем расположенный в полости корпуса вал с закрепленными на нем лопаст ми , имеющими суперкавитирующий профиль , патрубки дл  подачи жидкости и добавочного компонента, в полости корпуса расположен формирователь струи, выполненный в виде сопла сверхзвукового профил , досоплова  полость которого сообщаетс  с патрубком корпуса, через который подаетс  газ. Формирователь струи может быть образован сужение М корпуса и/и.ли расширением вала. На фиг. 1 схематически изображено устройство , осуществл ющее предлагаемый способ, продольный разрез; на фиг. 2 -то же, вариант выполнени ; канала в .лопаст х , закрепленных на валу; на фиг. 3 - то же, вариант выполнени  дополнительных лопастей, закрепленных а корпусе; па фиг. 4выполнение формировател  струи в виде местного расширени  вала; на фиг. 5 то же, в виде местно1о сужени  корпуса; на фиг. 6 - сечение А-А па фиг. 1 (форма суперкавитирующего профил  лопастей ); на фиг. 7 - зависимость размера частиц от числа оборотов вала с лопаст ми; на фиг. 8 зависимость размера частиц от времени обработки. Устройство дл  осуществлени  способа получени  тонкодисперсных смесей содержит расположенные в полост 1 корпуса 2 вал 3 с закрепленными на нем лопаст ми 4, имеюпли.ми суперкавптирующий профиль, образующий каверны 5; а ормирователь струи в виде сопла сверхзвукового профил , образованный местны.м сужением 6 корпуса 2 и местным расширенне.м 7 вала 3. Досоплова  полость сообщайс  через отверстие 8 в корпусе 2 с клапачны.м устройством 9 попере.менной подачи добаночного компонента и газа (фиг. I)  ли через отверстие 8 и каналы 10 з ло)7асг х 4 и валу 3 соответственно с устройством подачи подмешиваемого компонента и ггза (фиг . 2 и фиг. 3). В корпусе 2 могут бьггь закреплены лопасти 11 с суперкавктирующим профиле.м. Функци  этих лопастей -- предотвратить увлечение жидкости во вращательное движение лопаст ми ротора, а также способствовать интенсификации процесса смешени . Формирователь струи может быть об разова  местны.м раси1ирением 7 вала 3 и поверхностью корпуса 2 лгестны;. сужением 6 корпуса 2 и поверхностью вала. Поток жидкости поступает в корпус 2 и перемещаетс  вдоль лопасти 1 за счет вращени  лопастей 4 вала 3. При этом за лопаст ми 4 и 1 образуютс  кавитационные каверны 5. Подмешиваеыое веп ество и/или газ (воздух) поступает в хвостовую часть каверн через отве)стн  8 и каналом 10. Увлекаемые в суженную часть сопел хвостовые части каверн дроб тс  па микропузырьки , при схлопь вании ко орых образуютс  кумул тивпые MtJKpocTpyH выкокой энергии. Возникаючцие при истечении через сопла ударные волны усиливают кавитационнокумул тивное ьоздействие па смесь. Физическа  суп1пость  влений, способствующих образованию ударпь х золн состоит в том, что скорость звука 3 2-фазном газожидкостном потоке, содержащем газопаровые пузырьки, оторвавп1иес  от каверн , колеблетс  в пределах 8-15 м/с. Вследствие низкой скорости звука в гузырьковой среде достижение потоком   гатений этой скорости в узком сечении сопла становитс  вполне возможным. Превышение же скорости истечени  пузырькового потока над скоростью звука в 2-фазной среде приводит к сверхзвуковому 0 истечению и возникновению ударных волн. Физическа  сущность самих ударных волн состоит в том, что на фронте перемещающейс  ударной волны претерпевают разрыв все параметры потока жидкости - давление , плотность, скорость. Разрыв - это 5 резкое изменение величины параметра. Резкое изменение давлени , плотности и скорости обусловливает интенсивное диспергирование и смешение компонентов. Эффективность воздействи  ударных волн весьма значительна и существенно усиливает кумул тивные воздействи . Отражение волн от корпуса и твердых поверхностей вызывает их суперпозицию и обща  эффективность процесса диспергировани  и с.мешени  еще более возрастает. В таблице приведены сравнительные показатели степени диспергировани , полученные известным (кавитационно-куму , /СЗ ( /гаиме и/и оемь/и a/ve rrr fu if ocTTfif nai Mfit/e SaeMb/if /iaM/7O f firr7 J HZZZS /fl /ff/WC/ 7fr 2Q 25 фаг.The invention relates to the mixing and emulsification of hardly stirred and viscous substances (water and oil, gasoline and bit 1m), the dispersion of solids (starch-containing raw materials, paints and varnishes) in a liquid medium in which cavitation cavities are formed, and can be used in chemical, food, pulp and paper and other industrial fields. A known method of producing fine mixtures by displacing a liquid or solid component with a flow of cavitating liquid, supplying the admixed components into the cavity and subsequent cavitation-cumulative effects due to micro- and macroturbulent eddies of high intensity that occur during the collapse of gas bubbles detached from the tail section. .. / -1 However, the degree of homogenization and dispersion, carried out in this way, may be insufficient for hardly mixed Vep1, eats . There is also known a method of obtaining fine mixtures by creating cavitation in a liquid by rotating blades while simultaneously feeding additional component 2 into the flow of cavitating liquid. The cavitation-cumulative effect (effects of cavities) in this case is enhanced by turbulent displacement of QMexi. This increases the degree of homogenization and dispersion, but to an insignificant degree, since the possibilities of intensifying the displacement process due to the formation of shock waves in the mixture are not used. The aim of the invention is to improve the quality of mixing due to the impact of shock waves. This goal is achieved in that according to the method of obtaining fine mixtures by creating cavitation in a liquid with rotating blades while simultaneously feeding an additional component into the flow of cavitating liquid, the cavitating liquid and / or additional component are saturated with gas, after which the resulting mixture stream is narrowed to form a supersonic jet expiration The method is implemented in a device comprising a shaft located in a housing cavity with blades mounted on it having a supercavitating profile, nozzles for supplying fluid and an additional component, a jet former located in the housing cavity, made in the form of a nozzle of a supersonic profile, with a pre-cavity cavity communicating with the nozzle housing through which gas is supplied. The jet former can be formed by the constriction of the M body and / or the shaft extension. FIG. Figure 1 shows schematically a device implementing the proposed method, a longitudinal section; in fig. 2 is the same embodiment; channel in the blades x attached to the shaft; in fig. 3 - the same, the embodiment of the additional blades attached to the body; pas figs. 4 execution of the jet former in the form of a local expansion of the shaft; in fig. 5 the same, in the form of a local narrowing of the body; in fig. 6 is a section AA of FIG. 1 (form of supercavitating profile of the blades); in fig. 7 - dependence of particle size on the number of revolutions of the shaft with blades; in fig. 8 dependence of particle size on the processing time. An apparatus for carrying out the method for producing fine mixtures comprises a shaft 3 located in the cavity 1 of the housing 2 with blades 4 fixed on it, and a supercapture profile forming caverns 5; and a jet spreader in the form of a nozzle of a supersonic profile, formed by local narrowing 6 of housing 2 and local widening m 7 of shaft 3. Preheated cavity is connected through hole 8 in housing 2 with a valve device 9 for supplying the additional component and gas ( Fig. I) through the hole 8 and the channels 10 of the zlo) 7asg x 4 and the shaft 3, respectively, with the device for feeding the component to be mixed and GGS (Fig. 2 and Fig. 3). In case 2, blades 11 with a supercavcating profile can be fixed. The function of these blades is to prevent the fluid from moving into rotational motion by the rotor blades, as well as to promote the intensification of the mixing process. The jet former may be shaped by localizing 7 of the shaft 3 and the surface of the body 2 is inappropriate ;. narrowing 6 of the housing 2 and the surface of the shaft. The fluid flow enters the housing 2 and moves along the blade 1 due to the rotation of the blades 4 of the shaft 3. At the same time, cavitation cavities 5 are formed behind the blades 4 and 1. The mixed veins and / or gas (air) enters the tail part of the cavities through the tail) stn 8 and channel 10. The tail portions of the caverns, which are entrained in the constricted part of the nozzles, are crushed on microbubbles, when the coalescence collapses, MtJKpocTpyH accumulation is formed by high energy. The occurrence of an outflow through a nozzle, the shock waves enhance the cavitation – stimulative effect on the mixture. The physical effect of the formation of shock effects is that the speed of sound of a 3 2-phase gas-liquid stream containing gas vapor bubbles, separated from the cavities, ranges from 8 to 15 m / s. Due to the low speed of sound in a hyzryk medium, the achievement of a gatienium flux in this narrow section of the nozzle becomes quite possible. Exceeding the velocity of the outflow of a bubble flow over the speed of sound in a 2-phase medium leads to a supersonic outflow and the appearance of shock waves. The physical essence of the shock waves themselves is that at the front of the moving shock wave all parameters of the fluid flow undergo a break - pressure, density, speed. The gap is a sharp change in the value of the parameter. An abrupt change in pressure, density, and speed causes intense dispersion and mixing of the components. The effectiveness of the impact of shock waves is very significant and significantly enhances the cumulative effects. The reflection of waves from the hull and solid surfaces causes their superposition and the overall efficiency of the dispersion and mixing process increases further. The table shows the comparative indicators of the degree of dispersion obtained by the known (cavitation-cum, / C3 (/ haime and / and oem) and / ff / WC / 7fr 2Q 25 phage.

сриг.З л тпвным) и предлагаемым (с ударными волнами) способами (жир -f вода - исходные компоненты). Большое значение имеет согласование режимов работы суперкавитирующего устройства со сверхзвуковым соплом. На фиг. 7 и 8 показаны в качестве примера характерные зависимости при жирности 3,1% и 36°С. При других параметРзх: жирность 2,5-3,5% и 25-40°С характер зависи.мостей не измен етс , наблюдаетс  лишь небольшой их сдвиг относительно осей. Из фиг. 8 следует, что по достижении определенного времени продолжительности процесса средний диаметр жировых шариков практически далее не измен етс . Изменение продолжительности обработки достигаетс  с помоп|ью рециркул ции потока. Из фиг. 7 следует, что при некоторых режи.мах скоростей вращени  лопастей результаты получаютс  хуже. Имеетс  отптимум , соответствующий скорост м 20003000 об/MiiH, которые и привод тс  в табл. 2. При этих скорост х жировые щарики получаютс  наименьщих размеров. Таким образом, предлагаемый способ позвол ет значительно повысить качество смеси при небольшой продолжительности процесса перемешивани . Srig.Z l tpvnym) and proposed (with shock waves) methods (fat -f water - the original components). Of great importance is the coordination of the operating modes of the supercavitating device with a supersonic nozzle. FIG. 7 and 8 show as an example the characteristic dependences with a fat content of 3.1% and 36 ° C. With other parameters: fat content of 2.5-3.5% and 25-40 ° C, the character of dependencies does not change, only a slight shift is observed with respect to the axes. From FIG. 8 it follows that after a certain time has been reached, the average diameter of the fat globules remains practically unchanged. The change in treatment time is achieved by recirculating the flow. From FIG. 7 it follows that with some modes of rotation of the blades, the results are worse. There is a maximum corresponding to speeds of 20003000 rev / MiiH, which are listed in the table below. 2. At these speeds, fat globules are smallest. Thus, the proposed method can significantly improve the quality of the mixture with a short duration of the mixing process.

////////////////////////////////

СмесьMixture

жадностьgreed

фиеЛfieL

//////

6/ /fffC/r7b6 / / fffC / r7b

срие.5СРе.5

А-АAa

. , Ь. , B

Claims (2)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОДИС'ПЕРСНЫХ СМЕСЕЙ путем создания кавитации в жидкости вращающимися лопастями с одновременной подачей в поток кавитируемой жидкости добавочного компонента, отличающийся тем, что, с целью повышения качества перемешивания за счет воздействия ударных волн, кавитируемую жидкость и/или добавочный компонент насыщают газом, после чего поток полученной смеси сужают до образования струи сверхзвуковой скорости истечения.METHOD FOR PRODUCING THIN-DISPERSE MIXTURES by creating cavitation in a fluid by rotating blades with the simultaneous supply of an additional component to the cavitated fluid stream, characterized in that, in order to improve the quality of mixing due to the action of shock waves, the cavitated liquid and / or additional component is saturated with gas, after whereby the flow of the resulting mixture is narrowed to the formation of a jet of supersonic flow rate. компонент жидхостпВliquid component 3 Λ 3 Λ СмесьMixture
SU823439782A 1982-05-19 1982-05-19 Method of preparing finely dispersed mixes SU1066630A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823439782A SU1066630A1 (en) 1982-05-19 1982-05-19 Method of preparing finely dispersed mixes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823439782A SU1066630A1 (en) 1982-05-19 1982-05-19 Method of preparing finely dispersed mixes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1066630A1 true SU1066630A1 (en) 1984-01-15

Family

ID=21012319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823439782A SU1066630A1 (en) 1982-05-19 1982-05-19 Method of preparing finely dispersed mixes

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1066630A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994013392A1 (en) * 1991-11-29 1994-06-23 Ki N Proizv Ob Method and device for producing a free dispersion system
RU2800452C1 (en) * 2022-10-28 2023-07-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Liquid dispersion method and device for its implementation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР № 551998, кл. В 01 F 7/04, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР № 593724, кл. В 01 F 7/04, 1978. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994013392A1 (en) * 1991-11-29 1994-06-23 Ki N Proizv Ob Method and device for producing a free dispersion system
US5492654A (en) * 1991-11-29 1996-02-20 Oleg V. Kozjuk Method of obtaining free disperse system and device for effecting same
RU2800452C1 (en) * 2022-10-28 2023-07-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Liquid dispersion method and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2018303C (en) Emulsification method and apparatus
EP1549856B1 (en) Jet pump
US5492654A (en) Method of obtaining free disperse system and device for effecting same
US5779361A (en) Static mixer
SU1066630A1 (en) Method of preparing finely dispersed mixes
JP2008023435A (en) Microbubble generator
Unno et al. Size reduction of bubbles by orifice mixer
JP2019166493A (en) Fine bubble generation nozzle
RU2600998C1 (en) Hydraulic jet mixer
EP1501626B1 (en) Device and method of creating hydrodynamic cavitation in fluids
CA2056418A1 (en) Apparatus and method for sparging a gas into a liquid
US3233872A (en) Acoustic processing method and means
SU1119722A1 (en) Apparatus for dispension mixing and activation of liquid media
SU1607923A1 (en) Cavitation mixer
RU2040320C1 (en) Method of dispersing in liquids
JP2783408B2 (en) Sludge hydrophobic treatment method
RU2080167C1 (en) Hydraulic impact rotary apparatus
RU166889U1 (en) MIXER
SU1713628A1 (en) Method for preparation of emulsion
RU2041395C1 (en) Pump-dispergator
RU2116822C1 (en) Hydrodynamic mixer
Al Taweel et al. Dynamic spargers: a novel approach to intensifying gas/liquid contacting operations
SU1720699A1 (en) Material dispersing and mixing device
SU1369779A1 (en) Cavitational apparatus
SU1527188A1 (en) Apparatus for aerating liquid