SU1176933A1 - Кавитационный смеситель - Google Patents

Abstract

иКАВИТАЦЙОННЬМ CMECHTEJb, содержащий корпус с патрубками подачи обрабатьшаемого материала и реагента отрода полученной смеси,крыльчатки с лопаст ми кавитирующего профил ,установленные в корпусе с возможностью их осевого перемещени ,о т л и ч а rant и и с   тем, что, с целью интенсификации процесса смешени  по всему объему корпуса за счет создани  касательных срезающих напр жений и снижени  удельных затрат энергии, он имеет снабженный кавитаторами кольцевой обтекатель., на внешней и внутренней поверхности которого закреплены лопасти крыльчатокj при этом последние имеют взаимно противоположное направление, патрубок подачи реагента имтеет на выходной части его две установленные концентрично по оси корпуса трубы, образующие два выхода дл  реагента на материал, причем выход по ходу движени  материала выполнен в виде конфузора , обтекатель подпружинен и установлен с возможностью осевого (О перемещени  при помощи шариковой (Л муфты на направленном против движени  материала выходе с образованием кольцевой камеры, а кавитаторы расположены в конфузоре. 2. Смеситель по п.1, о т л и чающийс  тем, что конфузор выполнен с образующей по форме кри05 вой синуса. СО СО со

Description

1 Изобретение относитс  к устройст вам дл  непрерьтного перемешивани , эмульгировани  и диспергировани  в системах жидкость - жидкость, жидкость - газ, жидкость - твердое тело и может быть использовано дл  проведени  технологических процессо в химической, нефте-перерабатьшающей пищевой промышленност х, промьппленности строительных материалов и в других отрасл х. Целью изобретени   вл етс  интен сификаци  процесса смешени  по всем объему корпуса за счет создани  кас т ёльных срезающих напр жений и сниж ние удельных затрат энергии. На чертеже схематически изображе аппарат, общий вид Кавитационный смеситель содержит корпус 1, патрубки 2-4 подачи обрабатьшаемого материала, реагента и отвода полученной смеси, кольцево обтекатель 5, снабженный кавитатора ми 6„ На внепшей и внутренней повер ности обтекател  5 закреплены крыль чатки 7 и 8 с лопаст ми кавитирующего профил  9, имеющие противоположное направление Патрубок 3 соединен с коллектором 10 подачи реагента и имеет на своей выходной части две концентрично установленны по оси корпуса 1 трубы, образующие два выхода 11 и 12 из патрубка 3 подачи реагента. Выход 11 по ходу движени  основного потока жидкости выполнен в виде конфузора с образующей по форме кривой синуса и соедин ет патрубок 3 подачи реагента с патрубком подачи основного материала. Выход 12 против движени  основного потока жидкости образует вместе с обтекателем 5 кольцевую камеру 13 и соедин ет патрубок 3 подачи реагента с этой камерой. Обтекатель 5 подпружинен при помощи пружины 14 и установлен с возможностью осевого перемещени  посредством шариковой муфты 15 на выходе 12 таким образом, чтобы кавитаторы которыми снабжен обтекатель 5, нах дились в широкой части конфузора и не перекрывали выход 11. Устройство работает следующим образом. Поток жидкости через патрубок 2 подачи обрабатываемого материала поступает в корпус 1 смесител , на текает со скоростью 8-10 м/с на 3 2 неподвижные крыльчатки 7 и 8 и закручиваетс  ими в противоположные стороны, что создает большие касательные срезьшающие напр жени , способствующие интенсивному макроперемешиванию жидкости по всему объему. При этом за лопаст ми кавитирующего профил  9 крыльчаток 7 и 8 образ потс  кавитационные суперкаверны , охватьшающие лопасти и выход 11J и замыкающиес  на некотором рассто нии за ним с образованием полей кавитационных микропузырьков„ При схлопьшании кавитационных пузырьков образуютс  кумул тивные микроструйки ( со скорост ми движени  пор дка 1000 м/с, с давлением в точках схлопывани  до 1000 кг/см ), которые оказьшают диспергирующее, размальшающее, фибрирующее и микроперемешивающее воздействие на поток смешиваемых компонентов. В области за крыльчатками, зан той суперкавернами, образуетс  зона пониженного давлени , величина которого зависит от физико-механических свойств перемешиваемых компонентов , скорости потока, температуры , гидродинамических характеристик профилей. За счет пониженного давлени  в суперкавернах подмешиваемый реагент подсасьшаетс  из коллектора 10 и поступает через патрубок 3 и выход 11. выполненный в виде конфузора, в поток обрабатьшаемого материала. Степень диспергировани  подмешиваемого вещества регулируетс  соотношением зазора между кавитаторами 6 и конфузором выхода 1 1 .За кавитатррами б также образуютс  каверны с пол ми кавитационных пузырьков, что создает услови  дл  интенсивного перемешивани  пoд leшивaeмoгo реагента, Подмешиваемые реагенты, поступа  через конфузор выхода 11 в суперкаверны , попадают в их хвостовую часть в зону интенсивного завихрени  и кавитационно-кумул тивного воздействи , вследствие чего интенсивно перемешиваютс  с обрабатываемым материалом. Дл  интенсификации процесса перемешивани  дополнительно создаютс  кавитационные автоколебани  в ос- новном потоке и потоке реагентов за счет подвижного соединени  подпружиненной системы состо щей из крыльчаток 7 и 8-и обтекател  5, снабженного кавитатором 6 с патрубком 3, и при помощи шариковой муфты 15. Гидродинамическое сопротивление крьшьчаток 7 и 8 и обтекател  5 с кавитаторами 6 при нормальном дав лении (например, 0,1 МПа внутри ег кольцевой камеры 13, равном давлени в патрубке 3 и коллекторе 10, уравновешиваетс  пружиной 14 и этим дав лением. На расчетном режиме работы смесител  длина каверн за крьшьчатками 7 и 8 такова, что они замыкают с  за выходом 11, поэтому в кольцевой ,камере 13 обтекател  5, св занной через выход 11 с основным потоком, давление понижаетс  и становитс  ниже нормального ( например , 0,05 МПа). При этом подмешивае мый реагент за счет разности давлений в коллекторе 10 (равном 0,1 МПа) и кольцевой камере 13 обтекател  5 (равном 0,05 МПа) поступает из коллектора 10 через патрубок 3 и йыход 12 в кольцевую камеру 13 и затем за счет еще более низкого давлени  в кавернах (например, 0,01 -МПа ) выбрасьшаетс , ускор  сь в конфузоре, через выход 11 тонким слоем в основной поток и в зону наибольших касательных напр жений „ При понижении давлени  в кольцевой камере 13 сила, уравновешиваю ща  гидродинамическое сопротивление подвижной системы, состо щей из кры чаток 7 и 8 и обтекател  5, уменьшае с  (пружина 14 сжимаетс  и подвижна  система смещаетс  по потоку ), при этом св занные с обтекателем 5 кавитаторы 6 частично или полностью перекрывают выход 11. За счет перекрыти  выхода 11 давление в кольцевой камере 13 увеличиваетс  и становитс  равным давлению в коллекторе 10 о Крьшьчатки 7 и В вместе с , ;Обтекателем 5 и кавитаторами 6 воз- вра1; аютс  в исходное положение, и весь процесс повтор етс  сначала. 334 При таких колебани х крьшьчаток 7 и 8 и кавитаторов 6 происход т колебани  объема гелиоидальньк каверн за крыльчатками 7 и 8, за счет изменени  относительной скорости потока и углов атари, и каверн за кавитаторами 6 - за счет изменени  зазора между кавитаторами 6 и конфузором выхода 11. Амплитуда колебаний регулируетс  первоначальной величиной этого зазора при установке кавитаторов в конфузоре выхода 1I, а частота колебаний - жесткостью и первоначальной зат жкой пружины 14. Высокочастотные автоколебани  всей системы интенсифицируют процесс смешени  за счет дополнительного образовани  большого количества кавитационных пузырьков и интенсивных турбулентных макро- и микропульсаций потоков обрабатьшаемого материала и подмешиваемых реагентов. Дл  каверн, заполненных в своей хвостовой части кавитационными пузырьками, в обычном режиме работы без автоколебаний характерны колебани  с собственной частотой. Если частота автоколебаний, регулируема  зат жкой пружины 14, совпадает с собственной частотой колебаний каверн, удельные затраты энергии на создание каверн снижаютс  в два - три раза с увеличением объема каверн. Одновременно с увеличением объема каверн при тех же затратах энергии увеличиваетс  количество кавитационных пузырьков в их хвостовой части. Закручивание основного потока в разные стороны сопровождаетс  созданием больших касательных срезающих напр жений, подача подмешиваемых реагентов тонким слоем в зону вы- соких срезающих напр жений, создание при помощи автоколебаний интенсивных режимов кавитации позвол ют не только интенсифицировать процесс смешени , но и снизить удельные энергетические затраты на смешение о

12

t

f- -fv-f .

..I. 1. V . X.Д.

z

Y /

Claims (2)

1.КАВИТАЦИОННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ, содержащий корпус с патрубками подачи обрабатываемого материала и реагента отвода полученной смеси,крыльчатки с лопастями кавитирующего профиля,установленные в корпусе с возможностью их осевого перемещения,о т л и ч а ю— щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса смешения по всему объему корпуса за счет создания касательных срезающих напряжений и снижения удельных затрат энергии, он имеет снабженный кавитаторами кольцевой обтекатель., на внешней и внутренней поверхности которого закреплены лопасти крыльчаток, при этом последние имеют взаимно противоположное направление, патрубок подачи реагента имеет на выходной части его две установленные концентрично по оси корпуса трубы, образующие два выхода для реагента на материал, причем выход по ходу движения материала выполнен в виде конфузора, обтекатель подпружинен и установлен с возможностью осевого § перемещения при помощи шариковой муфты на направленном против движения материала выходе с образованием кольцевой камеры, а кавитаторы расположены в конфузоре.

2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что конфузор выполнен с образующей по форме кривой синуса.