SU1599075A1 - Диспергатор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горноперерабатывающей промышленности. Цель - повышение эффективности приготовлени  дисперсных систем за счет усилени  турбулизации формируемых потоков. Диспергатор содержит источник колебаний, корпус, подвод щий и отвод щий патрубки и насадку с цилиндроконическими отверсти ми. Углы раскрыти  конических частей смежных отверстий в насадке последовательно увеличиваютс  в интервале 13-60°. Источник колебаний создает в суспензии низкочастотное акустическое поле. На выходе из насадки формируетс  турбулентное вращательное движение потоков с кавигационными пузырьками. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к горной, в частности к горноперерабатываклдей промьшшенности, и может быть использовано дл  приготовлени  тонкодисперсных систем, диспергировани  гли- нистопесчаных горных пород, смешивани , эмульгировани  и растворени  в воде реагентов различного рода, а также дл  подготовки пульпы к флотации .

Цель изобретени  - повышение эффективности приготовлени  дисперсных систем за счет усилени  турбулизации формируемых потоков.

На фиг.1 изображен предлагаемый диспергатор, вертикальный разрез; на фиг.2 - углы раскрыти  конических частей отверстий в насадке; на фиг.З сечение А-А на фиг. 1 (в случае двух.

цилиндрических отверстий); на фиг.4 - сечение А-А на фиг.1 (в случае шести цилиндрических отверстий). -Диспергатор содержит источник 1 колебаний, корпус 2, подвод щий 3 и отвод щий 4 патрубки и насадку 5с цилиндроконическими отверсти ми 6, причем углы 7 раскрыти  смежных конических частей отверстий 6 в насадке 5 последовательно увеличиваютс  в интервал.е от 13 до 60. При этом корпус 2 разеделен насадкой 5 на верхнюю 8 и нижнюю 9 камеры.

Диспергатор работает следук цим образом .

После заполнени  корпуса 2 суспензией включают источник 1 колебаний . В суспензии создаетс  низкочастотное акустическое поле, в резульСП

СО

со о vl

ел

.-

тате чего на выходе цилиндрических частей отверстий 6 насадки 5 формируютс  вибрационные затопленные струи. Насадка 5 обладает гидродина- мическсй анизотропией сопротивлений движению суспензии в различных направлени х . Так, при движении источника 1 колебаний вверх объем Q прошедший через насадку 5, больше объе- ма Q , прошедешго через насадку 5 при движении источника 1 колебаний. Таким образом, осуществл етс  направленное виброперемещение суспензии:

Q Q4 - Qi-(1)

При движении суспензии вверх в каждом цилиндроконическом отверстии возникают раст гивающие напр жени , привод щие (из-за высокой скорости движени  суспензии) к формированию развитой кавитации. В каждый полупериод колебаний кавитационные пузырьки выбрасьгоаютс  вибрационными затопленными стру ми вверх, а в случае одинаковых отверстий всплывают и лопаютс ,В случае нескольких отверстий с различными углами 7 раскрыти  коничеких частей картина воздействи  ка- чественно мен етс .

Отверсти  6 насадки 5 имеют различные углы 7 раскрыти , т.е. различные местные гидродинамические сопротивлени . Физический смысл местно го гидродинамического сопротивлени  вытекает из выражени 

. . (2)

гдеЛН - .потери напора на местном сопротивлении;

- коэффициент местного гидродинамического сопротивлени  который, в основном зависит от угла раскрыти  конической части, диаметра цилиндрической части отверсти  и диамера камер;

V - средн   скорость потока; g - ускорение свободного падени При увеличении угла 7 раскрыти  в интервале 13-60 коэффициент сопротивлени  уменьшаетс , следовательно , уменьшаютс  потери напора ДН и возрастает скорость пот ока.

Расход, определ емый классическо гидродинамикой, т.е. интегральным уравнением

Q jvds,(3)

где S - площадь сечени  конической части отверсти , при уменьшении Г возрастает. Дц  двух конусов насадки 5 (фигоЗ) один из которых имеет больший угол 7 раскрыти , наблюдаетс  следующа  картина. Напор и скорость гидродинамической струи на выходе цилиндрической части отверсти  с большим углом раскрыти  больше напора и скорости на выходе цилиндрической части отверсти  с меньшим углом раскрыти . Это приводит к формированию в верхней камере 8 корпуса 2 сложного, неравномерного , последовательно измен ющегос  гидродинамического профил , эффекта запаздывани  струй, что приводит к интенсивному вращательному движению суспензии в вертикальной плоскости.

Вращательное движение суспензии увлекает кавитационные пузырьки и они, осциллиру  и пульсиру  в поле создаваемого вибрационными стру ми давлени , производ т дополнительное воздействие на суспензию. При этом каждый пузырек  вл етс  своего рода излучателем колебаний, воздействующи на микроструктуру суспензии. Охлопывающиес  кавитационные пузырьки вызывают мощные микроударные волны, разрушающие частицы твердой фазы суспензии , пульсирующие с собственной частотой пузырьки интенсифицируют процесс межфазного массопереноса, осциллирующие с частотой.возбуждающих колебаний пузырьки усиливают общий уровень турбулизации потоков суспензии и, наконец, движущиес  во вращающемс  потоке пузырьки увеличивают перемешивание фаз и компонентов суспензии .

Более сложный вид движени  суспензии можно организовать в объеме обрабатываемой среды за счет варьи-. ровани  количества и размещени  ци- линдроконических отверстий.

На фиг.4 представлено сечение насадки 5, котора  содержит, например, шесть цилиндроконических отверстий 6, расположенных через равные промежутки по окружности, причем угол 7 раскрыти  последовательно убьшает по часовой стрелке. Рассто ние между соседними цилиндроконическими отверсти ми меньше, чем рассто ние между

двум  любыми другими и, следовательно , необходимо рассматривать взаимодействие двз соседних отверстий, как преобладающее.

При суперпозиции действи  вибрационных затопленных струй имеет мест циклический поток суспензии, направленный от отверсти  с большим углом раскрыти  конической части к меньшему (как в случае двух цилиндроко- нических отверстий)что приводит к общему вращательному движению суспензии . В том месте, где происходит обратный переход от отверсти  с максимальным углом раскрыти  коническо части к минимальному, наблюдаетс  пучность гидродинамического потока, но при этом вращательное движение суспензии остаетс  направленным, а турбулизаци  возрастает.

Путем подбора геометрических параметров цилиндроконических отверстий и их расположени  можно организовать движение жидкости как в вертикальной так и в горизонтальной плоскости.

В случае шести цилиндроконических отверстий поток суспензии направлен под углом к насадке за счет суммарных градиентов.гидродинамических потоков суспензии, организованных парой смежных отверстий. Так, дл  двзгх смежных, отверстий с минимальными суммарными потер ми напора действие вибрационных затопленных струй и турбулизаци  будут максимальными, и наоборот, За счет различных геометрических параметров цилиндроконических отверстий струи поднимаютс  на разную высоту.

Одновременно движение суспензии в горизонтальной и вертикальной плоскост х  вл етс  объемным движением, дл  которого справедливы сделанные выше заключени  с той только разницей , что при объемном движении увеличиваетс  общее количество кавита- ционных пузырьков, удерживаемых в суспензии потоками, что увеличивает турбулизацию и эффективность диспергировани .

Максимальна  анизотропи  сопротивлени  движению суспензии через цилиндроконические отверсти  обеспечиваетс  при углах раскрыти  конических частей отверстий в интервале от 13 до 60 . Этому диапазону соответствует максимальна  интенсивность формируемого цилиндроконическими от

о й

, ,

10

15

599075

вёрсти ми вращательного движени  и максимальна  интенсивность воздействи  на суспензию, что обеспечивает повышение эффективности приготовлени  дисперсных систем.

Зависимость скорости вращени  суспензии от параметров низкочастотного акустического воздействи  неоднозначна , так, при увеличении частоты до Т5-17 Гц происходит увеличение числа оборотов в единицу времени, а при дальнейшем увеличении частот скорость вращени  суспензии падает в силу наличи  высоких инерционных сил.

Испытани  диспергатрра проводились со сменными насадками, угол раскрыти  конических частей отверстий в которых измен лс , в пределах от О 20 (цилиндрические отверсти  до 120 . Испытани  показали, что при угле раскрыти  в интервале 13-60 и при исходном содержании в суспензии 80% агрегатов глинистых частиц с размерами 50-100 мкм, 18% частиц с размером 20-50 мкм и 2% частиц с размером менее 20 мкм в процессе диспергировани  в течение 1,5-2 мин гранулометрический состав стал более тонкодисперсным: класс 50-100 мкм - 6%, класс 20-50 мкм - 30%, класс менне 20 мкм- 64%. При обработке глинистой суспензии в устройстве с одинаковыми угла25

30

ми раскрыти  конических частей отверстий 13 , исключающих возможность

возникновени  вращательного движени , наблюдалось уменьшение количества частиц класса 50-100 мкм на 8% и увеличение количества частиц с размером 20-50 мкм на 6,5%, при этом количество тонкодисперсных частиц .. (класс менее 20 мкм) увеличилось всего на 1 , 5% .

Использование предлагаемого дис- пергатора позвол ет(по сравнению с известными)увеличить эффективность приготовлени  дисперсных систем, т.е. обеспечить их тонкодисперсность, повысить устойчивость приготовл емых суспензий и снизить в 1,5-2 раза длительность процесса.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Диспёргатор, включающий источник колебаний, корпус, подвод щий и отвод щий патрубки и насадку с цилинд- роконическими отверсти ми, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности приготовлеНИИ дисперсньк систем за счет усиле- насадке вьшолнены с последовательным ки  турбулизации формируемых потоков, увеличением углов раскрыти  в интерконические части смежных отверстий в вале П-бО

   fpu2.1

   А-А

   иг.З

   (Риг. 2

   РигЛ