RU2040320C1 - Способ диспергирования в жидких средах - Google Patents
Способ диспергирования в жидких средах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2040320C1 RU2040320C1 SU914908334A SU4908334A RU2040320C1 RU 2040320 C1 RU2040320 C1 RU 2040320C1 SU 914908334 A SU914908334 A SU 914908334A SU 4908334 A SU4908334 A SU 4908334A RU 2040320 C1 RU2040320 C1 RU 2040320C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- narrowing
- constriction
- cavitation
- velocity
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 4
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002569 water oil cream Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011345 viscous material Substances 0.000 description 2
- 235000019486 Sunflower oil Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000002600 sunflower oil Substances 0.000 description 1
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
- B01F23/47—Mixing liquids with liquids; Emulsifying involving high-viscosity liquids, e.g. asphalt
- B01F23/471—Mixing liquids with liquids; Emulsifying involving high-viscosity liquids, e.g. asphalt using a very viscous liquid and a liquid of low viscosity
-
- 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
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
-
- 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
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
- B01F25/4335—Mixers with a converging-diverging cross-section
-
- 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
- B01F23/41—Emulsifying
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
Abstract
Использование: при смешении, эмульгировании, диспергировании трудносмешиваемых вязких веществ в жидкой среде. Способ включает создание в потоке обрабатываемых компонентов режима гидродинамической кавитации за счет его сужения до скоростей свыше 20 м/с с последующим расширением. При этом отношение скорости потока в сужении к скорости за ним поддерживают не менее 2,1. 1 ил.
Description
Изобретение относится к процессам смешения, эмульгирования, диспергирования трудносмешиваемых вязких веществ в жидкой среде и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, парфюмерно-косметической и других отраслях промышленности.
Известные способы получения эмульсий связаны главным образом с механическим перемешиванием компонентов [1]
Недостатком этих способов является невысокая однородность готового продукта.
Недостатком этих способов является невысокая однородность готового продукта.
Наиболее близким к изобретению по принципу воздействия и получаемому эффекту является способ размола волокнистых материалов, согласно которому обработка компонентов ведется путем создания в потоке среды гидродинамической кавитации при скорости обрабатываемой среды в месте сжатия потока 20-30 м/с [2]
Недостатком данного способа является также недостаточная однородность, т.е. низкое качество готового продукта, обусловленное малоэффективным использованием эрозионной активности поля кавитационных микропузырьков и энергии потока обрабатываемой среды.
Недостатком данного способа является также недостаточная однородность, т.е. низкое качество готового продукта, обусловленное малоэффективным использованием эрозионной активности поля кавитационных микропузырьков и энергии потока обрабатываемой среды.
Целью изобретения является повышение качества получаемых эмульсий.
Цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу получения эмульсий, включающему создание в потоке обрабатываемых компонентов режима гидродинамической кавитации за счет его сужения до скоростей свыше 20 м/с с последующим расширением, отношение скорости потока в сужении к скорости за ним, поддерживают не менее 2,1.
Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, имеющего локальное сужение потока.
Процесс диспергирования капель масла связан с чисто физическим воздействием поля схлопывающихся кавитационных пузырьков. Диспергирование происходит в результате преобразования потенциальной энергии пузырьков, накопленной ими в стадии роста, в кинетическую энергию ударных волн, выделяемую в стадии их схлопывания. Кинетическая энергия, используемая на разрушение и перемешивание, определяет интенсивность кавитации.
На чертеже представлены полученные зависимости влияния отношения скорости потока обрабатываемой среды в сужении Vс к скорости V за ним на качество получаемой эмульсии, например, водомасляной.
Качество готового продукта оценивают по удельной поверхности F дисперсной (масляной) фазы. Скорость потока в сужении поддерживают постоянной, а изменение отношения скоростей потока в сужении к скорости за ним от 1,7 до 4 достигают варьированием скорости потока среды за сужением.
П р и м е р 1. Приготавливают водомасляную эмульсию с содержанием, воды 99; масла И-Г-А-32 (ГОСТ 17479.4-87) 1. Сужение потока создают в плоском канале размещением цилиндрических тел. Скорость потока в сужении Vc=21,3 м/с. (Зависимость 1 на чертеже).
П р и м е р 2. Аналогично, как в примере 1. Скорость потока в сужении Vc=24,6 м/с. (Зависимость 2).
П р и м е р 3. Аналогично, как в примере 1. Скорость потока в сужении Vc=29,7 м/с. (Зависимость 3).
П р и м е р 4. Аналогично, как в примере 1. Скорость потока в сужении Vc=35,5 м/с. (Зависимость 4).
П р и м е р 5. Приготавливают водомасляную эмульсию с содержанием, воды 95; масла подсолнечного (ГОСТ 1129-73) 5. Сужение потока создают в цилиндрическом канале размещением конуса. Скорость в сужении Vс= 39,3 м/c. (Зависимость 5).
П р и м е р 6. Приготавливают водомасляную эмульсию с содержанием, воды 97; эмульсола смазочно-охлаждающей жидкости ЭГТ (ТУ 38 101149-75) 3. Сужение потока создают в цилиндрическом канале размещением сферы. Скорость в сужении Vc=55,7 м/с. (Зависимость 6).
Как видно из приведенных зависимостей, при достижении отношения скорости потока в сужении к скорости за ним 2,1 величина удельной поверхности дисперсной фазы резко возрастает, что свидетельствует о том, что большая часть жировых шариков подверглась разрушению. Повышение качества обрабатываемой эмульсии объясняется тем, что при таком соотношении вследствие возникающих гидродинамических эффектов образуются волны давления, интенсивно воздействующие на поле кавитационных пузырьков, схлопывающихся с образованием кумулятивных микроструек. Благодаря этому возникают условия согласованного схлопывания групп кавитационных пузырьков. Все они схлопываются в локальном объеме с образованием объемных волн давления высокой энергии, при распространении которых интенсифицируется распад кавитационных каверн и схлопывание групп кавитационных пузырьков, находящихся в процессе схлопывания.
Таким образом, происходит концентрация энергии и эрозионное воздействие на обрабатываемый продукт резко возрастает, при этом импульсы давления и продолжительность воздействия на обрабатываемый продукт резко возрастает, причем импульсы давления и продолжительность воздействия на обрабатываемый продукт на порядок выше, чем при несогласованном схлопывании кавитационных пузырьков. Интенсивное воздействие на продукт оказывают также вторичные локальные волны, образующиеся при ударах кумулятивных струек о стенки пузырьков при их взаимодействии с ним.
Все это создает условия для возникновения вибротурбулизационных эффектов, перемешивающих и распределяющих обрабатываемый продукт в локальном объеме проточного участка и подвергающих его дополнительной обработке. Кроме того, рассмотренные эффекты ускоряют распад кавитационных каверн, на более однородное поле относительно мелких кавитационных пузырьков, обуславливающих высокую эффективность их согласованного схлопывания.
При этом, как следует из представленных примеров, полученная закономерность зависимости удельной поверхности дисперсной (масляной) фазы от отношения скорости обрабатываемого потока в сужении к скорости за ним, связанная с резкой интенсификацией кавитационной обработки и, следовательно, повышением удельной поверхности дисперсной фазы, сохраняется для различных водомасляных систем. Эта закономерность не зависит от других гидродинамических характеристик кавитирующего потока при исследованных отношениях его скоростей в сужении и за ним.
Применение предлагаемого способа в процессах смешения, эмульгирования, диспергирования трудносмешиваемых вязких веществ в жидкой среде позволит получать высококачественные эмульсии за счет более полного использования эрозионной активности поля кавитационных микропузырьков и энергии потока обрабатываемой среды.
Claims (1)
- СПОСОБ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ В ЖИДКИХ СРЕДАХ, включающий создание в потоке обрабатываемых компонентов режима гидродинамической кавитации за счет его сужения до скорости свыше 20 м/с с последующим расширением, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукта при получении эмульсий, отношение скорости потока в сужении к скорости за ним поддерживают не менее 2,1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU914908334A RU2040320C1 (ru) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | Способ диспергирования в жидких средах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU914908334A RU2040320C1 (ru) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | Способ диспергирования в жидких средах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2040320C1 true RU2040320C1 (ru) | 1995-07-25 |
Family
ID=21558903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU914908334A RU2040320C1 (ru) | 1991-02-06 | 1991-02-06 | Способ диспергирования в жидких средах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2040320C1 (ru) |
-
1991
- 1991-02-06 RU SU914908334A patent/RU2040320C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Эмульсии: Перевод с англ. /Под ред. А. Абрамзона. Л.: Химия, 1972, с.448. * |
| 2. Авторское свидетельство СССР N 268162, кл. D 21D 1/02, 1970. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0879363B1 (en) | Method and device for obtaining a free disperse system in liquid | |
| US20030147303A1 (en) | Cavitation mixer | |
| DE4433744C2 (de) | Vorrichtung zum Vermischen von Medien zur Erzeugung flüssiger Systeme | |
| US3614069A (en) | Multiple frequency ultrasonic method and apparatus for improved cavitation, emulsification and mixing | |
| DE60310974T2 (de) | Flüssigkeitsmischvorrichtung und flüssigkeitsmischverfahren | |
| JPS607527B2 (ja) | 液体の連続均質化又は乳化方法及びこの方法を実施する超音波装置 | |
| Freudig et al. | Production of emulsions in high‐pressure homogenizers–part ii: influence of cavitation on droplet breakup | |
| DE19705364A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Sprühverteilung mittels Ultraschall | |
| RU2553861C1 (ru) | Гидродинамический смеситель | |
| WO1994013392A1 (fr) | Procede et dispositif permettant d'obtenir un systeme a libre dispersion | |
| EP0300964A1 (en) | Apparatus for mixing media capable of flowing | |
| CA2018303C (en) | Emulsification method and apparatus | |
| AU605650B2 (en) | Emulsification method and apparatus | |
| JPWO2012133736A1 (ja) | 連続相中に分散相が微分散した組成物の製造方法およびその装置 | |
| RU2040320C1 (ru) | Способ диспергирования в жидких средах | |
| JP2847107B2 (ja) | エマルジョンの調製方法 | |
| RU2461415C1 (ru) | Способ эмульгирования и устройство для его осуществления | |
| RU2248251C1 (ru) | Универсальный гидродинамический гомогенизирующий диспергатор | |
| Woodle Jr et al. | Mechanisms by which ultrasonic energy affects transfer rates in liquid‐liquid extraction | |
| SU1713628A1 (ru) | Способ получени эмульсий | |
| RU2075619C1 (ru) | Устройство для обработки жидкого топлива кавитацией | |
| RU2724745C1 (ru) | Способ ультразвуковой диспергации деэмульгатора в водонефтяной эмульсии | |
| EP1501626A4 (en) | DEVICE AND METHOD FOR CREATING HYDRODYNAMIC CAVITATION IN FLUIDS | |
| DE69003470T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Einspritzen flüssiger Stoffe in ein Flotationsbecken. | |
| RU2080167C1 (ru) | Роторный аппарат гидроударного действия |