Роторный аппарат гидроударного действия

 

Использование: эмульгирование материалов в массообменных процессах в системе жидкость-жидкость. Сущность изобретения: роторный аппарат гидроударного включает статор и ротор с полыми изогнутыми резонаторами, имеющими короткую и длинную стенки. Для достижения высокой эффективности смешивания жидкостей длинная стенка выполнена выпуклой. Причем радиус выпуклости составляет (1,0 - 1,25) диаметра выходного отверстия резонатора. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к эмульгированию материалов и может быть использовано в массообменных процессах в системе жидкость-жидкость.

Известен роторный аппарат гидроударного действия, содержащий корпус, внутри которого установлены ротор и статор с каналами в боковых стенках. Причем каналы в роторе выполнены в виде дозвуковых сопел, сужающихся в сторону статора, каналы которого выполнены расширяющимися в сторону корпуса и имеют вогнутые поверхности [1] Недостатком данного аппарата является малоэффективное смешение двух сред жидкость-жидкость.

В предлагаемом роторном аппарате гидроударного действия, включающем статор и ротор с каналами в стенках, каналы в роторе выполнены в виде полых изогнутых резонаторов, имеющими различные по длине стенки, длинная стенка выполнена выпуклой с радиусом выпуклости, равным 1,0 1,25 диаметра выходного отверстия резонатора [R (1,0 1,25)d] Задачей изобретения является усовершенствование конструкции роторного аппарата гидроударного действия для эмульгирования жидкостей.

Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, заключается в эффективном смешении (эмульгировании) жидкостей.

Сущность изобретения заключается в увеличении эффекта возникновения турбулентности в гидродинамическом потоке, обеспечивающем тщательное смешивание жидкостей до гомогенного состава за счет проникновения под давлением одной капельной жидкости в другую.

Выполнение длинной стенки резонатора выпуклой усиливает на этом участке завихрение (турбулизацию) гидродинамического потока, состоящего из воды и несмешивающейся с ней жидкости, вовлекает его в круговорот.

Выполнение выпуклости длинной стенки резонатора радиусом, меньшим диаметра выходного отверстия резонатора, не создает необходимой турбулентности гидродинамического потока, в результате чего не происходит смешивания жидкостей до гомогенного состава.

Выполнение выпуклости длинной стенки резонатора большим 1,25 диаметра выходного отверстия резонатора нецелесообразно, т.к. затрудняет протекание гидродинамического потока по резонатору, т.е. ухудшает гидродинамические характеристики.

На фиг. 1 изображен общий вид роторного аппарата гидроударного действия; на фиг. 2 то же, разрез А-А; на фиг. 3 вариант сегмента ротора и статора; на фиг. 4 то же.

Роторный аппарат гидроударного действия содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 патрубки, ротор 4 и статор 5. В ротор 4 имеются полые изогнутые резонаторы 6. Причем длинная его стенка 7 изогнута в противоположную сторону короткой стенки 8. Статор имеет каналы 9, расширяющиеся в сторону корпуса 1. Ротор имеет лопатки 10 для разгона суспензии.

Аппарат работает следующим образом.

Подготовленная суспензия (например, "вода-масло" в соотношении 2:1) через входной патрубок 2 подается в широкую часть полых резонаторов 6. Здесь за счет выпуклости стенки 7 резонатора и плавности стенки 8 резонатора гидродинамический поток (суспензия) приобретает турбулентность и на выходе из ротора 4 имеет дозвуковую или звуковую скорость. Во время перекрывания выходных отверстий резонаторов 6 перемычками статора 5 гидродинамическому потоку создается преграда, вследствие чего образуется прямой гидравлический удар. Периодически повторяемые гидравлические удары создают высокоградиентные импульсы давления, амплитуда которых значительно усиливается в полых резонаторах. Кроме того, за счет выпуклости длинной стенки 7 резонатора (варианты выполнения стенки смотри на фиг. 3 и 4) усиливается турбулентность потока. Полученное давление через несжимаемую среду воду передается на масло, дробя его на мельчайшие капельки, которые за счет увеличения турбулентности потока перемешиваются с водой до гомогенного состава. При совмещении отверстий каналов резонаторов 6 ротора 4 и каналов 9 статора 5 происходит снятие преграды и поток поступает в каналы статора 5, где образуется зона гидродинамической кавитации, т. е. происходит дополнительное смешивание (эмульгирование) масла с водой. Готовый продукт поступает на выход в патрубок 3 роторного аппарата.

Свойства приведены в таблице.

Как видно из таблицы, изобретение (примеры 1 3) позволяет по сравнению с прототипом (пример 4) осуществлять процесс эмульгирования в 6 раз быстрее, достигать более гомогенной суспензии (на 22 30 выше) и увеличить в 2 раза срок хранения эмульсии.

Формула изобретения

Роторный аппарат гидроударного действия, содержащий статор и ротор с каналами в стенках, отличающийся тем, что каналы в роторе выполнены в виде полых изогнутых резонаторов с короткой и длинной стенками, при этом длинная стенка выполнена выпуклой с радиусом выпуклости, равным 1,0-1,25 диаметра выходного отверстия резонатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5