RU2309789C2 - Method of dispersion of the liquid - Google Patents
Method of dispersion of the liquid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2309789C2 RU2309789C2 RU2006101021/15A RU2006101021A RU2309789C2 RU 2309789 C2 RU2309789 C2 RU 2309789C2 RU 2006101021/15 A RU2006101021/15 A RU 2006101021/15A RU 2006101021 A RU2006101021 A RU 2006101021A RU 2309789 C2 RU2309789 C2 RU 2309789C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flows
- dispersion
- duration
- chamber
- dispersant
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title abstract description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 25
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 14
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 abstract description 10
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 2
- 235000019476 oil-water mixture Nutrition 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010339 dilation Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- SYHGEUNFJIGTRX-UHFFFAOYSA-N methylenedioxypyrovalerone Chemical compound C=1C=C2OCOC2=CC=1C(=O)C(CCC)N1CCCC1 SYHGEUNFJIGTRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000639 Spring steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к способам диспергирования жидкости, в том числе диспергирования жидкости при проведении массообменных процессов, и может быть использовано в энергетике, в химической, нефтеперерабатывающей и пищевой отраслях промышленности для получения устойчивых и гомогенных тонкодисперсных эмульсий, для осуществления процессов массообмена между двумя жидкими средами в процессах экстракции, а также при подготовке мазутно-водных смесей к сжиганию.The present invention relates to methods for dispersing a liquid, including dispersing a liquid during mass transfer processes, and can be used in the energy sector, in the chemical, oil refining and food industries to obtain stable and homogeneous finely dispersed emulsions, for carrying out mass transfer processes between two liquid media in extraction processes, as well as in the preparation of fuel oil-water mixtures for combustion.
Известен способ, реализованный в устройстве для диспергирования жидкости (МПК7 В04С 5/00, B01F 3/08, пат. РФ №2165309). Устройство содержит цилиндроконический корпус с патрубками отвода продуктов, тангенциальный патрубок нагнетания, в который встроен инжектор, патрубок подвода добавочной жидкости, вмонтированный в инжектор, диспергирующее устройство, выполненное в виде гильзы с закрепленными на ней радиальными лопатками в ее средней части с возможностью перемещения его в осевом направлении внутрь цилиндроконической части гидроциклона по сливному патрубку и невозможностью вращения, причем лопатки имеют на всей поверхности радиальные прорези, а образующиеся ребра выполнены в виде ножей с ромбовидными сечениями со смещением на половину шага на каждой из последующих лопаток в вертикальном направлении и размещены внутри втулки, смонтированной в цилиндрической части гидроциклона соосно с гильзой и сливным патрубком. Известный способ с использованием вышеописанного устройства гидроциклона обеспечивает повышение качества очистки жидкостей и диспергирования эмульсии.A known method implemented in a device for dispersing a liquid (IPC 7 B04C 5/00, B01F 3/08, US Pat. RF No. 2165309). The device comprises a cylinder-conical body with branch pipes for discharge of products, a tangential discharge pipe in which an injector is integrated, a nozzle for supplying additional fluid mounted in the injector, a dispersing device made in the form of a sleeve with radial blades fixed to it in its middle part with the possibility of moving it in axial the direction inward of the cylindrical-conical part of the hydrocyclone along the drain pipe and the impossibility of rotation, and the blades have radial slots on the entire surface, and the image The expanding ribs are made in the form of knives with diamond-shaped sections with a half-step offset on each of the subsequent blades in the vertical direction and are placed inside the sleeve mounted in the cylindrical part of the hydrocyclone coaxially with the sleeve and the drain pipe. The known method using the hydrocyclone device described above provides an improvement in the quality of liquid purification and dispersion of the emulsion.
Недостатками известного изобретения являются, во-первых, недостаточная степень диспергирования жидкости; во-вторых, невысокая эффективность использования вводимой в устройство энергии.The disadvantages of the known invention are, firstly, the insufficient degree of dispersion of the liquid; secondly, low efficiency of use of energy input into the device.
Наиболее близким к заявляемому является способ, реализованный в устройстве для диспергирования жидкости - универсальном гидродинамическом гомогенизирующем диспергаторе (МПК7 В06В 1/20, пат. РФ №2248251, опубл. 20.03.2005) (прототип), содержащем цилиндрический корпус с рабочей камерой и средства обеспечения ультразвуковой обработки, установленные последовательно друг за другом соответственно в зоне подвода и в зоне отвода обрабатываемого потока, каждое из которых выполнено в виде цилиндрического распределителя с установленным внутри него рассекателем с рабочей поверхностью, и излучателя с серповидными лопатками, имеющими форму части Архимедовой спирали и образующими спиралевидные каналы, при этом он дополнительно содержит средства торможения и корректировки потока, выполненные в виде гибких пластин из износостойкой пружинной стали, которые расположены на концах серповидных лопаток внутри вихревой камеры под острым углом к противоположно установленным лопаткам. Известное изобретение позволяет расширить технологические возможности способа за счет обработки различных по физическому составу многокомпонентных потоков жидкостей и получать на выходе продукт, состоящий из однородных (гомогенных) частиц мелкодисперсной фракции.Closest to the claimed is a method implemented in a device for dispersing a liquid - a universal hydrodynamic homogenizing dispersant (IPC 7 V06V 1/20, US Pat. RF No. 2248251, publ. 20.03.2005) (prototype), containing a cylindrical body with a working chamber and means ultrasonic processing, installed sequentially one after another, respectively, in the inlet zone and in the zone of removal of the treated stream, each of which is made in the form of a cylindrical distributor with a slit installed inside it a body with a working surface, and a radiator with crescent-shaped blades, shaped as part of the Archimedean spiral and forming spiral channels, while it additionally contains braking and flow adjustments made in the form of flexible plates made of wear-resistant spring steel, which are located at the ends of the crescent-shaped blades inside the vortex cameras at an acute angle to oppositely mounted blades. The known invention allows to expand the technological capabilities of the method by processing multicomponent fluid streams of different physical composition and to obtain a product at the output consisting of homogeneous (homogeneous) particles of a finely dispersed fraction.
Недостатками известного способа являются следующие. Несмотря на эффективность кавитационно-турбулентно-ультразвуковой обработки потока жидкости, затраты энергии на проведение процесса диспергирования оказываются высокими, так как гидравлическое сопротивление используемого в способе устройства в силу сложности его геометрии чрезвычайно велико. Кроме того, технологические параметры процесса диспергирования и сопряженного с ним массопереноса в гетерогенных системах в известном изобретении фактически не поддаются управлению.The disadvantages of this method are as follows. Despite the effectiveness of cavitation-turbulent-ultrasonic treatment of the fluid flow, the energy consumption for the dispersion process is high, since the hydraulic resistance of the device used in the method is extremely high due to the complexity of its geometry. In addition, the technological parameters of the dispersion process and the associated mass transfer in heterogeneous systems in the known invention are virtually uncontrollable.
Задача предлагаемого изобретения - снизить затраты энергии, повысить эффективность диспергирования и гомогенизации эмульсий, интенсифицировать массоперенос, а также обеспечить управляемое изменение технологических параметров процессов диспергирования и массопереноса.The objective of the invention is to reduce energy costs, increase the efficiency of dispersion and homogenization of emulsions, intensify mass transfer, and also provide a controlled change in the technological parameters of the processes of dispersion and mass transfer.
Поставленная задача решается тем, что в способе диспергирования жидкости, включающем ввод потоков сплошной и дисперсной жидких сред в камеру подвода энергии с последующим их диспергированием и смешением в диспергаторе, согласно изобретению, давление в камере подвода энергии задают выше, чем в диспергаторе, потоки в диспергатор подают в импульсном режиме и сообщают им винтовое движение со скоростью вращения, возрастающей вдоль оси движения потоков, а затем обеспечивают возникновение кавитации в смеси потоков и подвергают ее расширению.The problem is solved in that in the method of dispersing a liquid, comprising introducing flows of continuous and dispersed liquid media into the energy supply chamber with subsequent dispersion and mixing in the dispersant, according to the invention, the pressure in the energy supply chamber is set higher than in the dispersant, the flows into the dispersant served in a pulsed mode and tell them screw motion with a rotation speed increasing along the axis of motion of the flows, and then ensure the occurrence of cavitation in the mixture of flows and expose it to expansion.
Поставленная задача решается также тем, что подачу потоков в импульсном режиме проводят в виде серий из нескольких коротких импульсов, отделенных друг от друга короткими паузами, продолжительность которых определяется по формулеThe problem is also solved by the fact that the flow of flows in a pulsed mode is carried out in the form of a series of several short pulses separated from each other by short pauses, the duration of which is determined by the formula
Тп=(0,2÷5)·Ти,T p = (0.2 ÷ 5) · T and ,
где Тп - продолжительность пауз, с;where T p - the duration of pauses, s;
Ти - продолжительность импульсов, с,T and - the duration of the pulses, s,
причем паузы между сериями имеют продолжительность, определяемую по формулеmoreover, pauses between series have a duration defined by the formula
Тпс=(0,2÷5)·Тс,T ps = (0.2 ÷ 5) · T s ,
где Тпс - продолжительность пауз между сериями импульсов, с;where T ps - the duration of pauses between series of pulses, s;
Тс - продолжительность серий импульсов, с.T with - the duration of a series of pulses, C.
Кроме того, поставленная задача решается тем, что давление в камере подвода энергии создают путем герметизации камеры подвода энергии и нагрева потоков сплошной и дисперсной жидких сред до рабочей температуры, лежащей в диапазонеIn addition, the task is solved in that the pressure in the chamber of the energy supply is created by sealing the chamber of the energy supply and heating the flows of continuous and dispersed liquid media to a working temperature lying in the range
tд<t<tэ,t d <t <t e
где t - рабочая температура потоков сплошной и дисперсной жидких сред в камере подвода энергии, °С;where t is the working temperature of the flows of continuous and dispersed liquid media in the energy supply chamber, ° C;
tд - температура кипения сплошной среды при заданном давлении в диспергаторе, °С;t d - the boiling point of a continuous medium at a given pressure in the dispersant, ° C;
tэ - температура кипения сплошной среды при заданном давлении в камере подвода энергии, °С,t e - the boiling point of a continuous medium at a given pressure in the chamber of energy supply, ° C,
а расширение потоков проводят с адиабатным вскипанием сплошной среды.and the expansion of flows is carried out with adiabatic boiling of a continuous medium.
Предлагаемое изобретение позволяет за счет суперпозиции мощных физических воздействий на обрабатываемые среды (ускоряющегося вниз по потоку центробежного поля, кавитации, колебаний потоков сред с возникновением разрывов, адиабатного вскипания жидкости) добиться снижения затрат энергии, улучшить степень диспергирования капель и скорость массопереноса, а также обеспечить управляемость технологических процессов диспергирования и массопереноса.The present invention allows due to the superposition of powerful physical effects on the processed medium (accelerating downstream of the centrifugal field, cavitation, fluctuations of the flow of media with the occurrence of discontinuities, adiabatic boiling of the liquid) to reduce energy costs, improve the degree of dispersion of droplets and the speed of mass transfer, as well as provide controllability technological processes of dispersion and mass transfer.
Заявляемое техническое решение является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применимо.The claimed technical solution is new, has an inventive step and is industrially applicable.
Давление в устройстве подвода энергии можно создавать путем сообщения потокам механической энергии (при помощи насосов), используя энергию сжатого газа, подаваемого над поверхностью потоков сплошной и дисперсной жидких сред в устройстве подвода энергии, а также путем перегрева сплошной среды в соответствии с формулой (1), т.е. выше температуры ее кипения в диспергаторе, но ниже температуры кипения в устройстве подвода энергии.The pressure in the energy supply device can be created by communicating mechanical energy flows (using pumps) using the energy of the compressed gas supplied above the surface of the flows of continuous and dispersed liquid media in the energy supply device, as well as by overheating the continuous medium in accordance with the formula (1) , i.e. above its boiling point in the dispersant, but below the boiling point in the energy supply device.
На фиг.1 представлен один из вариантов исполнения устройства, предназначенного для реализации предлагаемого способа диспергирования жидкости, на фиг.2 показаны два варианта временной диаграммы сигнала, подаваемого на управляемый клапан устройства для создания импульсного режима течения сред: а - прямоугольные импульсы с продолжительностью импульса Ти и продолжительностью паузы Тп, б - серии коротких прямоугольных импульсов с продолжительностью импульса Ти и продолжительностью паузы Тп, длительностью серии Тс и длительностью паузы между сериями Тпс.Figure 1 presents one embodiment of a device designed to implement the proposed method of dispersing a liquid, figure 2 shows two options for a timing diagram of a signal supplied to a controlled valve of a device to create a pulsed flow regime of media: a - rectangular pulses with a pulse duration T and pause duration and T n, - a series of rectangular pulses with short pulse duration T and the pauses and the duration T p, T series with duration and pause duration between series T ps .
Устройство содержит камеру подвода энергии в виде емкости 1 для подачи преимущественно сплошной среды (как вариант дисперсная фаза также может подаваться из емкости 1), трубопровод 2, управляемый клапан 3 с конфузором 5, тангенциальным патрубком 6, горловиной 7 и диффузором 8, центральным соплом 9 преимущественно для подачи дисперсной среды, приемную емкость 10 и генератор импульсов 11. Элементы 4-9 в совокупности представляют собой диспергатор. В емкости 1 установлен нагревательный элемент 12.The device comprises an energy supply chamber in the form of a container 1 for supplying a predominantly continuous medium (as an option, the dispersed phase can also be supplied from the tank 1), a pipeline 2, a controlled valve 3 with a confuser 5, a
Поток сплошной среды совместно с потоком дисперсной среды вводят в камеру подвода энергии 1, из которой под избыточным давлением через трубопровод 2 и управляемый клапан 3 подают в вихревой диспергатор 4, в котором происходит закрутка потоков, так что потоки, помимо осевого движения вдоль оси вихревого диспергатора 4, приобретают вращательное движение вокруг этой оси. За счет этого движения на оси вихревого диспергатора 4 вблизи входа в горловину возникает зона разрежения, куда через центральное сопло 9 засасывается дисперсная среда. Тем самым реализуется диспергирование и смешение в диспергаторе При необходимости дисперсная среда может подаваться через центральное сопло 9 и под избыточным давлением. При этом давление в камере подвода энергии 1 задают выше, чем в диспергаторе 4, потоки в диспергатор подают в импульсном режиме и сообщают им винтовое движение со скоростью вращения, возрастающей вдоль оси движения потоков, т.е. вдоль оси диспергатора 4, а затем обеспечивают возникновение кавитации в смеси потоков и подвергают ее расширению в диффузоре 8 диспергатора 4.The flow of a continuous medium together with the flow of a dispersed medium is introduced into the energy supply chamber 1, from which it is fed under pressure through a pipe 2 and a controlled valve 3 into a vortex dispersant 4, in which the flows swirl, so that the flows, in addition to axial movement along the axis of the vortex dispersant 4, acquire a rotational movement around this axis. Due to this movement, a rarefaction zone arises on the axis of the vortex dispersant 4 near the entrance to the neck, where a dispersed medium is sucked in through the central nozzle 9. Thus, dispersion and mixing are realized in the dispersant. If necessary, the dispersed medium can be supplied through the central nozzle 9 and under overpressure. In this case, the pressure in the chamber for supplying energy 1 is set higher than in the dispersant 4, the flows are supplied to the dispersant in a pulsed mode and they are given helical motion with a rotation speed increasing along the axis of the flows, i.e. along the axis of the dispersant 4, and then ensure the occurrence of cavitation in the mixture of flows and expose it to expansion in the diffuser 8 of the dispersant 4.
Таким образом, в вихревом диспергаторе 4 возникает винтовое движение со скоростью вращения, возрастающей вдоль оси движения потоков, совпадающей с осью вихревого диспергатора 4. Увеличение скорости осевого и тангенциального движения обусловлено формой конфузора 5, сужающейся по направлению к горловине 7. После прохождения через горловину 7, где потоки сплошной и дисперсной сред испытывают действие мощных сдвиговых напряжений, приводящее к тонкому диспергированию капель дисперсной среды и гомогенизации потоков, смешанный поток подвергают расширению в диффузоре 8, обеспечивая возникновение в нем кавитации. Кавитационные явления начинают возникать еще в горловине 7 за счет локального снижения давления, обусловленного увеличением скорости потока в узком сечении горловины 7. Парогазовые пузырьки смещаются вниз по потоку и попадают в зону повышенного давления в диффузоре 8, где происходит их коллапс (схлопывание). За счет мощных локальных гидравлических ударов, возникающих при схлопывании пузырьков, эффект диспергирования заметно усиливается, что приводит к улучшению качества образовавшейся эмульсии, увеличению поверхности массообмена и интенсификации процессов массопереноса между сплошной и дисперсной фазами.Thus, in the vortex disperser 4 there is a helical movement with a rotation speed that increases along the axis of motion of the flows, coinciding with the axis of the vortex dispersant 4. The increase in the axial and tangential speed is due to the shape of the confuser 5, tapering towards the neck 7. After passing through the neck 7 where the flows of continuous and dispersed media experience the action of powerful shear stresses, resulting in a fine dispersion of droplets of the dispersed medium and homogenization of the flows, the mixed flow subjected t expansion in the diffuser 8, allowing the occurrence of cavitation therein. Cavitation phenomena begin to arise even in the neck 7 due to a local decrease in pressure due to an increase in the flow velocity in the narrow section of the neck 7. The vapor-gas bubbles move downstream and fall into the increased pressure zone in the diffuser 8, where they collapse (collapse). Due to the powerful local hydraulic shocks that occur during the collapse of the bubbles, the dispersion effect is noticeably enhanced, which leads to an improvement in the quality of the emulsion formed, an increase in the mass transfer surface and the intensification of mass transfer processes between the continuous and dispersed phases.
Подачу потоков сред проводят в импульсном режиме, например, в соответствии с диаграммой, показанной на фиг.2, а. При этом клапан 3 под действием генератора 11 периодически открывается и закрывается. При открывании клапана 3 поток сплошной среды разгоняется, а при закрывании клапана 3 происходит резкая остановка потока сплошной среды. Это приводит к возникновению в потоке сплошной среды волн сжатия-расширения. Эти волны способствуют возникновению дополнительных форм неустойчивости и, в целом, приводят к улучшению дисперсности капель дисперсной фазы.The flow of media is carried out in a pulsed mode, for example, in accordance with the diagram shown in figure 2, a. In this case, the valve 3 under the action of the generator 11 periodically opens and closes. When the valve 3 is opened, the flow of the continuous medium accelerates, and when the valve 3 is closed, the flow of the continuous medium stops abruptly. This leads to the appearance of compression-expansion waves in a continuous medium flow. These waves contribute to the emergence of additional forms of instability and, in general, lead to an improvement in the dispersion of droplets of the dispersed phase.
При подаче потоков в импульсном режиме в виде серий из нескольких коротких импульсов (см. диаграмму на фиг.2, б) с продолжительностью импульса Ти, отделенных друг от друга короткими паузами продолжительностью Тп (длительность пауз сопоставима с длительностью импульса, т.е. Тп=(0,2÷5)·Ти), причем паузы между сериями имеют продолжительность Тпс, сопоставимую с продолжительностью серий Тс (Тпс=(0,2÷5)·Тс), за счет многократного генерирования волн сжатия-расширения возможно возбуждение резонансных колебаний как кавитационных пузырьков, так и капель дисперсной фазы. Этот фактор также способствует улучшению процесса диспергирования, приводит к увеличению межфазной поверхности и улучшению условий массоотдачи от поверхности капель и переносу вещества внутри них.When applying flows in a pulsed mode in the form of a series of several short pulses (see the diagram in Fig. 2, b) with a pulse duration T and separated from each other by short pauses with a duration of T p (the duration of pauses is comparable to the pulse duration, i.e. . T p = (0.2 ÷ 5) · T and ), and the pauses between the series have a duration of T ps comparable with the duration of the series T s (T ps = (0.2 ÷ 5) · T s ), due to multiple generation of compression-expansion waves, it is possible to excite resonant vibrations of both cavitation bubbles and and droplets of the dispersed phase. This factor also contributes to the improvement of the dispersion process, leads to an increase in the interfacial surface and an improvement in the conditions of mass transfer from the surface of the droplets and the transfer of matter inside them.
При создании избыточного давления в сплошной и дисперсной среде за счет перегрева сплошной среды в емкости 1 за счет подвода теплоты от нагревательного элемента 12 и последующего расширения потоков с адиабатным вскипанием сплошной среды преимущественно в горловине 7 и диффузоре 8 вихревого диспергатора 4 в смешанном потоке сред возникают быстро расширяющиеся паровые включения. Эти включения имеют природу, сходную с кавитационными пузырьками, отличаясь лишь более высокой удельной энергией, обусловленной не только избыточным давлением в жидкости, но и перегревом сплошной среды. В результате адиабатного расширения центров вскипания, их последующих колебаний и коллапса мощность воздействия на дисперсную фазу многократно усиливается, способствуя повышению эффективности диспергирования и гомогенизации сред, а также интенсификации массопереноса. Давление в камере подвода энергии 1 создают путем герметизации камеры подвода энергии 1 и нагрева потоков сплошной и дисперсной жидких сред до рабочей температуры, лежащей в диапазонеWhen creating excess pressure in a continuous and dispersed medium due to overheating of the continuous medium in the tank 1 due to the supply of heat from the heating element 12 and subsequent expansion of the flows with adiabatic boiling of the continuous medium, mainly in the neck 7 and the diffuser 8 of the vortex dispersant 4 in a mixed medium flow expanding steam inclusions. These inclusions have a nature similar to cavitation bubbles, differing only in higher specific energy, caused not only by excessive pressure in the liquid, but also by overheating of the continuous medium. As a result of the adiabatic expansion of the boiling centers, their subsequent oscillations and collapse, the power of the effect on the dispersed phase is greatly enhanced, contributing to an increase in the dispersion and homogenization efficiency of media, as well as the intensification of mass transfer. The pressure in the chamber for supplying energy 1 is created by sealing the chamber for supplying energy 1 and heating the flows of continuous and dispersed liquid media to a working temperature lying in the range
tд<t<tэ,t d <t <t e
где t - рабочая температура потоков сплошной и дисперсной жидких сред в камере подвода энергии, °С;where t is the working temperature of the flows of continuous and dispersed liquid media in the energy supply chamber, ° C;
tд - температура кипения сплошной среды при заданном давлении в диспергаторе, °С;t d - the boiling point of a continuous medium at a given pressure in the dispersant, ° C;
tэ - температура кипения сплошной среды при заданном давлении в камере подвода энергии, °С.t e - boiling point of a continuous medium at a given pressure in the chamber of energy supply, ° C.
Благодаря использованию четырех интенсифицирующих факторов: 1) винтового движения потока с возрастающей скоростью, 2) импульсного режима возбуждения кавитации, 3) пульсаций потоков, в том числе приводящих к разрыву жидкой сплошной среды, 4) перегрева потока, приводящего к адиабатному вскипанию среды, удается достичь более полного преобразования вводимой в систему энергии в энергию деформации и дробления капель дисперсной фазы, т.е. снижения непроизводительных затрат энергии.Due to the use of four intensifying factors: 1) screw flow motion with increasing speed, 2) pulsed cavitation excitation mode, 3) pulsation of flows, including those leading to the discontinuity of a continuous liquid medium, 4) overheating of the flow, which leads to adiabatic boiling of the medium, more complete conversion of the energy introduced into the system into the energy of deformation and fragmentation of droplets of the dispersed phase, i.e. reduce unproductive energy costs.
Путем подбора оптимальных геометрических параметров вихревого диспергатора 4, избыточного давления в емкости 1, температуры нагревательного элемента 12, формы импульсов, подаваемых генератором 11 на клапан 3 и соотношения их продолжительности можно обеспечить управляемое изменение технологических параметров процессов диспергирования и массопереноса - удельной поверхности капель и коэффициентов массоотдачи.By selecting the optimal geometric parameters of the vortex dispersant 4, the overpressure in the tank 1, the temperature of the heating element 12, the shape of the pulses supplied by the generator 11 to the valve 3 and the ratio of their durations, it is possible to provide a controlled change in the technological parameters of the dispersion and mass transfer processes - specific surface area of droplets and mass transfer coefficients .
Пример конкретного выполнения. Емкость 1 емкостью 11 л (см. фиг.1) оборудована электрическим нагревательным элементом 12 мощностью 6 кВт и соединена трубопроводом диаметром 16 мм с вихревым диспергатором 4 диаметром 60 мм и диаметром горловины 10 мм. Клапан 3 подключен к генератору прямоугольных импульсов 11, выдающему импульсы по диаграмме, показанной на фиг.2, а с параметрами: Ти=0,5 с, Тп=1,5 с. В емкость 1 заливали воду в количестве 8 л. При нагреве воды до 120°С избыточное давление в емкости 1 достигало 2 бар. После включения генератора 11 через центральное сопло подавали моторное масло марки М8. Из приемной емкости 10 отбирали пробы образовавшейся эмульсии.An example of a specific implementation. Capacity 1 with a capacity of 11 l (see Fig. 1) is equipped with an electric heating element 12 with a power of 6 kW and is connected by a pipe with a diameter of 16 mm to a vortex dispersant 4 with a diameter of 60 mm and a neck diameter of 10 mm. The valve 3 is connected to a rectangular pulse generator 11, issuing pulses according to the diagram shown in figure 2, and with parameters: T and = 0.5 s, T p = 1.5 s. In a container 1 poured water in an amount of 8 liters. When water was heated to 120 ° C, the overpressure in tank 1 reached 2 bar. After turning on the generator 11, motor oil of the M8 brand was fed through the central nozzle. Samples of the resulting emulsion were taken from the receiving container 10.
Во время работы устройства в горловине 7 вихревого диспергатора 4 образовывались кавитационные пузырьки, которые охлопывались в диффузоре 8. Комплекс факторов, воздействовавших на дисперсную среду, привел к образованию устойчивой эмульсии с размером капель со средним размером менее 1 мкм.During operation of the device, cavitation bubbles were formed in the neck 7 of the vortex dispersant 4, which cools in the diffuser 8. The complex of factors that acted on the dispersed medium led to the formation of a stable emulsion with droplet size with an average size of less than 1 μm.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить затраты энергии, повысить эффективность диспергирования и гомогенизации эмульсий, интенсифицировать массоперенос, а также обеспечить управляемое изменение технологических параметров процессов диспергирования и массопереноса.Thus, the proposed method can reduce energy costs, increase the efficiency of dispersion and homogenization of emulsions, intensify mass transfer, and also provide a controlled change in the technological parameters of the processes of dispersion and mass transfer.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006101021/15A RU2309789C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method of dispersion of the liquid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006101021/15A RU2309789C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method of dispersion of the liquid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006101021A RU2006101021A (en) | 2007-08-10 |
| RU2309789C2 true RU2309789C2 (en) | 2007-11-10 |
Family
ID=38510499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006101021/15A RU2309789C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method of dispersion of the liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2309789C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU234459U1 (en) * | 2025-02-03 | 2025-05-28 | Александр Алексеевич Концевой | JET INJECTOR HYDRODYNAMIC DISPERSER WITH FLAT DISTRIBUTION DIFFUSER |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0050312A2 (en) * | 1980-10-20 | 1982-04-28 | Hoechst Aktiengesellschaft | Apparatus and process for dispersing and dissolving polymer powders |
| SU1296232A1 (en) * | 1985-01-02 | 1987-03-15 | Предприятие П/Я М-5755 | Method and apparatus for physical and chemical treatment of liquid medium |
| RU2091144C1 (en) * | 1994-08-05 | 1997-09-27 | Самарский государственный аэрокосмический университет им.С.П.Королева | Vortex-type hydrodynamic emulsifier |
| RU2132020C1 (en) * | 1996-06-04 | 1999-06-20 | Болдырев Анатолий Ильич | Method for precombustion treatment of liquid fuel |
| RU2002107717A (en) * | 2002-03-28 | 2004-02-20 | Игорь Семенович Гинько | Method and device for liquid processing |
| RU2228791C2 (en) * | 2001-05-30 | 2004-05-20 | Владимир Николаевич Рыжков | Method of hydrodynamic activation of the raw materials (variants) and installation for its realization |
-
2006
- 2006-01-10 RU RU2006101021/15A patent/RU2309789C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0050312A2 (en) * | 1980-10-20 | 1982-04-28 | Hoechst Aktiengesellschaft | Apparatus and process for dispersing and dissolving polymer powders |
| SU1296232A1 (en) * | 1985-01-02 | 1987-03-15 | Предприятие П/Я М-5755 | Method and apparatus for physical and chemical treatment of liquid medium |
| RU2091144C1 (en) * | 1994-08-05 | 1997-09-27 | Самарский государственный аэрокосмический университет им.С.П.Королева | Vortex-type hydrodynamic emulsifier |
| RU2132020C1 (en) * | 1996-06-04 | 1999-06-20 | Болдырев Анатолий Ильич | Method for precombustion treatment of liquid fuel |
| RU2228791C2 (en) * | 2001-05-30 | 2004-05-20 | Владимир Николаевич Рыжков | Method of hydrodynamic activation of the raw materials (variants) and installation for its realization |
| RU2002107717A (en) * | 2002-03-28 | 2004-02-20 | Игорь Семенович Гинько | Method and device for liquid processing |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU234459U1 (en) * | 2025-02-03 | 2025-05-28 | Александр Алексеевич Концевой | JET INJECTOR HYDRODYNAMIC DISPERSER WITH FLAT DISTRIBUTION DIFFUSER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006101021A (en) | 2007-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8042989B2 (en) | Multi-stage cavitation device | |
| US20160346758A1 (en) | Systems and methods for processing fluids | |
| US5492654A (en) | Method of obtaining free disperse system and device for effecting same | |
| EP2073919B1 (en) | Ultrasonic liquid treatment system | |
| EP0983116B1 (en) | Method and apparatus for conducting sonochemical reactions and processes using hydrodynamic cavitation | |
| WO2010051050A1 (en) | Cavitation generator | |
| RU2553861C1 (en) | Hydrodynamic mixer | |
| RU2186614C2 (en) | Apparatus and method of interaction of phases in gas- to-liquid and liquid-to-liquid systems | |
| RU83944U1 (en) | DEVICE FOR TREATMENT OF LIQUID MEDIUM IN VORTEX FLOW | |
| CN204352850U (en) | A kind of multicomponent laminar submergence impact flow reactor | |
| US9752082B2 (en) | Treatment process and apparatus for reducing high viscosity in petroleum products, derivatives, and hydrocarbon emulsions, and the like | |
| RU2309789C2 (en) | Method of dispersion of the liquid | |
| US20120236678A1 (en) | Compact flow-through nanocavitation mixer apparatus with chamber-in-chamber design for advanced heat exchange | |
| WO2011090436A1 (en) | Apparatus and method for producing an emulsion of a fuel and an emulsifiable component | |
| RU1773469C (en) | Rotary apparatus | |
| SU1549570A1 (en) | Hydrodynamic homogenizer/mixer | |
| WO2009041854A1 (en) | Fluid media heat-mass-and-energy exchange method and device for carrying out said method | |
| RU2412750C1 (en) | Method of destruction of molecular bonds in fluids, and installation to this end | |
| RU2228791C2 (en) | Method of hydrodynamic activation of the raw materials (variants) and installation for its realization | |
| RU2248251C1 (en) | Multipurpose hydrodynamic homogenizing dispenser | |
| RU2794323C1 (en) | Oil treatment method | |
| RU32005U1 (en) | Ultrasonic Liquid Processing Device | |
| RU2783097C1 (en) | Emulsion method and vortex device for its implementation | |
| RU2264847C2 (en) | Method of intensification of the reactive and mass-exchange processes in the heterogeneous systems and the apparatus for its realization | |
| RU2619783C1 (en) | Acoustic mixer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140111 |