UA13983U

UA13983U - Method of emulsification

Info

Publication number: UA13983U
Application number: UAU200511408U
Authority: UA
Inventors: Anatolii Andriiovych Dolinskyi; Oleksandr Anatolio Korchynskyi; Maksym Volodymyrovy Matiushkin
Original assignee: Inst Technical Thermal Physics
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2006-04-17

Abstract

The method of emulsification includes the discharge of the flooded flow of the workable mixture in the mixing chamber, the formation of the area of the depression at inlet to the chamber, in which the pressure is lower than the saturated vapor one of dispesion phase, the formation of the area of high pressure at the chamber outlet.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель належить до способів емульгування і може бути застосований для інтенсифікації змішування 2 рідин у харчовій, хімічній, нафтохімічній та інших галузях промисловості.The useful model belongs to the methods of emulsification and can be applied to intensify the mixing of 2 liquids in the food, chemical, petrochemical and other industries.

Відомий спосіб (Патент Росії Мо2001114084/12, МПК ВО1Е7/00, 11/00. КО БИПМ Мо13, 2003) для обробки рідинного проточного середовища в роторному апараті шляхом збудження імпульсної гідродинамічної кавітації в оброблюваній суміші за модуляторами, які створені патрубками-отворами ротора і статора.A known method (Russian Patent Mo2001114084/12, IPC VO1E7/00, 11/00. KO BIPM Mo13, 2003) for processing a liquid flow medium in a rotor apparatus by exciting pulsed hydrodynamic cavitation in the processed mixture by modulators, which are created by nozzles-holes of the rotor and stator

У такий спосіб не забезпечується створення кавітаційної течії з необхідним технологічним ефектом, тому що 70 кавітаційні бульбашки, які виникають у зазорі між ротором і статором, не зносяться в ділянку потоку з підвищеним тиском, а залишаються в зазорі, створюючи порожнини, у зв'язку з чим більша частина зазору не використовується, перетворюючись на застійну зону. Крім того, такий апарат має значний гідравлічний опір, що призводить до недоцільних витрат енергії на його подолання.In this way, the creation of a cavitation flow with the necessary technological effect is not ensured, because 70 cavitation bubbles that arise in the gap between the rotor and the stator are not carried into the area of the flow with increased pressure, but remain in the gap, creating cavities, due to the greater part of the gap is not used, turning into a stagnant zone. In addition, such a device has a significant hydraulic resistance, which leads to unnecessary expenditure of energy to overcome it.

Відомий спосіб створення кавітаційної течії (Патент України Мобб103А МПК ВО6В1/18. Опубл. 15.04.2004, 72 бюл. Мод), згідно з яким витікання затопленого струменя рідини супроводжується штучним збудженням коливань в повздовжній площині, завдяки чому створюються умови для виникнення кавітаційної течії.There is a known method of creating a cavitation current (Patent of Ukraine Mobb103A MPK VO6В1/18. Publ. 15.04.2004, 72 Bull. Mod.), according to which the outflow of a submerged jet of liquid is accompanied by artificial excitation of oscillations in the longitudinal plane, thanks to which the conditions for the emergence of a cavitation current are created.

Цей спосіб не може дати значного технологічного ефекту завдяки відсутності умов для гарантованого колапсу кавітаційних бульбашок, за якого останні випускають кумулятивні струмки, які є основним фактором подрібнення компонентів середовища в кавітаційній течії.This method cannot give a significant technological effect due to the lack of conditions for the guaranteed collapse of cavitation bubbles, during which the latter release cumulative streams, which are the main factor of crushing the components of the environment in the cavitation flow.

Також відомий спосіб для створення кавітаційної течії (Патент США Мо5971601, МПК ВО1ТЕБ5/06, 20001, обраний за прототип, який передбачає витікання затопленого струменя з отвору у діафрагмі, що встановлена в циліндричній камері змішування, за умов співвідношення тиску Р. перед діафрагмою і Р» за нею Р./Р»«9,8. При цьому динамічний напір у струмені повинен бути не менше, ніж 0,15 Р.. За таких умов у струмені створюється кавітаційна течія, яка використовується для диспергування суміші рідин до стану емульсії. 29 Цей спосіб енергетичне невигідний через те, що для створення кавітаційної течії потрібно розвивати високі - швидкості течії, а діафрагма має великий гідравлічний опір, що призводить до значних місцевих втрат напору.There is also a known method for creating a cavitation flow (US Patent Mo5971601, IPC VO1TEB5/06, 20001, chosen as a prototype, which provides for the outflow of a flooded jet from an opening in a diaphragm installed in a cylindrical mixing chamber, under the conditions of the pressure ratio P. in front of the diaphragm and P » behind it P./P"" 9.8. At the same time, the dynamic pressure in the jet should be no less than 0.15 P.. Under such conditions, a cavitation current is created in the jet, which is used to disperse the mixture of liquids to the emulsion state. 29 This method is energetically disadvantageous due to the fact that in order to create a cavitation flow, it is necessary to develop high flow velocities, and the diaphragm has a large hydraulic resistance, which leads to significant local pressure losses.

В основу корисної моделі поставлена задача інтенсифікації процесу гомогенізації гетерогенного рідинного середовища шляхом зниження тиску у зоні входу рідини в камеру змішування і створення підвищеного тиску на виході з неї. За рахунок цього значно зростає кількість утворюваних кавітаційних бульбашок, які інтенсивніше о колапсують в умовах створення протитиску, що підвищує технологічну ефективність гомогенізації рідини в (ее) кавітаційній течії.The basis of a useful model is the task of intensifying the process of homogenization of a heterogeneous liquid medium by reducing the pressure in the area of the liquid entering the mixing chamber and creating increased pressure at the exit from it. Due to this, the number of formed cavitation bubbles, which collapse more intensively under the conditions of creation of back pressure, increases significantly, which increases the technological efficiency of liquid homogenization in the (ee) cavitation flow.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі створення кавітаційної течії, в якому затоплений струмінь Ф оброблюваної суміші витікає в камеру змішування, згідно з корисною моделлю, на вході до камери змішування со створюють зону розрідження із тиском, який нижче за тиск насиченої пари дисперсійної фази, а на виході з камери змішування створюють зону підвищеного тиску. --The problem is solved by the fact that in the method of creating a cavitation flow, in which the flooded jet F of the processed mixture flows into the mixing chamber, according to a useful model, at the entrance to the mixing chamber, a rarefaction zone is created with a pressure lower than the pressure of the saturated vapor of the dispersion phase, and at the exit from the mixing chamber they create a zone of increased pressure. --

При цьому швидкість течії для гарантованого кавітаційного скипання на вході в камеру змішування повинна бути: «At the same time, the flow rate for guaranteed cavitation boiling at the entrance to the mixing chamber should be:

ЕЕ З -EE Z -

М х с еК,р ;» " де Р - тиск у течії; Ру - тиск у приймальній частині камери змішування; р - густина дисперсійної фази; Ккр - критичне число кавітації, яке розраховується по геометричних параметрах входу до камери змішування |Арзуманов З.С. Кавитация в местньхх гидравлических сопротивлениях / Москва, "Знергия", 19781. - Тоді максимальний тиск стрибка ущільнення в камері змішування Р стр розраховується за формулою Вітте г) ГМУїЧе 9.Н. Міхіпу зпоскКз іп мо-рпазе Пому. - У. ої Яцід теспі., 1969, мої. Зб, рі. 4, тау.|: ї-о ЯрM x s eK,r;" " where P is the pressure in the flow; Ru is the pressure in the receiving part of the mixing chamber; p is the density of the dispersion phase; Kkr is the critical number of cavitation, which is calculated from the geometrical parameters of the entrance to the mixing chamber | Arzumanov Z.S. Cavitation in local hydraulic resistance / Moscow, "Znergia", 19781. - Then the maximum pressure of the sealing jump in the mixing chamber P str is calculated by the formula of Witte d) GMUiChe 9.N. Zb, ri. 4, tau.|: i-o Yar

Рет- Ру -- - - - - -х- - - (Фе) стр У Че ваги Р, ) сю» де абс - діаметр сопла, через яке потік потрапляє в приймальну частину камери змішування, 4 зм - діаметр камери змішування.Ret- Ru -- - - - - -x- - - (Fe) str U Che weights P, ) syu» where abs is the diameter of the nozzle through which the flow enters the receiving part of the mixing chamber, 4 zm is the diameter of the mixing chamber.

Формування затопленого струменя за умови вакуумування на вході в камеру змішування забезпечує с інтенсивне скипання рідини. При цьому струмінь рідини в умовах розрідження набирає швидкість і легко розпадається з створенням парових та газових бульбашок.The formation of a flooded jet under the condition of vacuuming at the entrance to the mixing chamber ensures intensive boiling of the liquid. At the same time, the liquid jet in rarefaction gains speed and easily disintegrates with the creation of steam and gas bubbles.

На виході з камери змішування створюють гідравлічний опір, внаслідок чого в потоці різко зростає місцевий тиск і відбувається стрибок ущільнення. При цьому парові та газові бульбашки активно колапсують в умовах бо протитиску з випусканням кумулятивних подрібнюючих струмків. Такий спосіб дозволить значно інтенсифікувати процес гомогенізації рідинних сумішей.At the exit from the mixing chamber, hydraulic resistance is created, as a result of which the local pressure in the flow increases sharply and a jump in sealing occurs. At the same time, steam and gas bubbles actively collapse under conditions of back pressure with the release of cumulative grinding streams. This method will significantly intensify the process of homogenization of liquid mixtures.

Заявлений спосіб можна реалізувати наступним чином.The claimed method can be implemented as follows.

Затоплений струмінь рідини з гідравлічного контуру Через сопло потрапляє в приймальну частину камери змішування, яка з'єднана з джерелом вакууму (вакуум-насосом). На виході з сопла рідина під дією низького 65 тиску скипає і перетворюється на газорідинну суміш. При цьому тиск і швидкість рідини регулюються таким чином, щоб задовільнити умову (1). Після виходу з сопла газорідинна суміш розганяється і потрапляє в зону підвищеного тиску, яка створюється на виході з камери змішування за допомогою: 1) конфузорно-дифузорного сопла; 2) вентиля.The flooded stream of liquid from the hydraulic circuit passes through the nozzle into the receiving part of the mixing chamber, which is connected to a vacuum source (vacuum pump). At the exit from the nozzle, the liquid boils under the influence of low 65 pressure and turns into a gas-liquid mixture. At the same time, the pressure and velocity of the liquid are regulated in such a way as to satisfy the condition (1). After exiting the nozzle, the gas-liquid mixture accelerates and enters the high-pressure zone, which is created at the exit from the mixing chamber with the help of: 1) a confusor-diffuser nozzle; 2) valve.

При цьому в газорідинній суміші виникає стрибок ущільнення, під дією якого утворені при скипанні рідини кавітаційні бульбашки колапсують з випусканням кумулятивних струмків, за рахунок чого відбувається подрібнення дисперсної фази. Довжину зони колапсу кавітаційних бульбашок можна регулювати у першому випадку зміною швидкості або тиску рідини. У другому - зміною перетину виходу з камери подрібнення за допомогою вентиля.At the same time, a compression jump occurs in the gas-liquid mixture, under the action of which the cavitation bubbles formed during boiling of the liquid collapse with the release of cumulative streams, due to which the dispersed phase is crushed. The length of the collapse zone of cavitation bubbles can be adjusted in the first case by changing the speed or pressure of the liquid. In the second - by changing the cross-section of the exit from the grinding chamber with the help of a valve.

Claims

The formula of the invention is the method of emulsification, which includes the outflow of a submerged jet of the processed mixture into the mixing chamber, which is characterized by the fact that at the entrance to the mixing chamber, a rarefaction zone is created with a pressure lower than the pressure of the saturated vapor of the dispersion phase, and at the exit from the mixing chamber, a zone of increased pressure Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2006, M 4, 15.04.2006. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. that 2 (ze) (ee) (o) (ze) yo

- and? - (95) se) (ee) syu" 60 b5