Смеситель
Реферат
Изобретение предназначено для перемешивания и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является интенсификация процесса смешения. Смеситель содержит корпус с патрубками подвода и отвода смешиваемых материалов и размещенным внутри него кавитатором, выполненным в виде лопаток суперкавитирующего профиля, установленных на полой ступице, в полости которой размещено устройство для создания гидравлических колебаний. Смеситель снабжен дополнительной ступицей в виде полого цилиндра. На наружной поверхности ступицы установлен дополнительный кавитатор, выполненный в виде лопаток суперкавитирующего профиля. Лопатки основного кавитатора размещены в полости ступицы. Лопатки основного и дополнительного кавитаторов наклонены в противоположные стороны. Лопатки кавитаторов выполнены в виде изогнутых параллелепипедов, передняя часть которых выполнена в виде четырехгранной пирамиды. Передняя часть лопаток снабжена дополнительной трехгранной пирамидой с образованием острой передней кромки. Трехгранная пирамида размещена между четырехгранной пирамидой и ступицей. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение предназначено для перемешивания и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является интенсификация процесса смешения. На фиг. 1 приведен смеситель, общий вид; на фиг. 2 кавитатор, разрез; на фиг. 3 выполнение лопаток кавитатора с четырехгранной передней частью; на фиг. 4 выполнение передней части лопаток кавитатора с дополнительной трехгранной пирамидой. Смеситель содержит корпус 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 смешиваемых материалов и размещенным внутри него кавитатором, выполненным в виде лопаток 4 суперкавитирующего профиля, установленных на полой ступице 5, в полости которой размещено устройство 6 для создания гидравлических колебаний. Смеситель снабжен дополнительной ступицей 7 в виде полого цилиндра. На наружной поверхности ступицы 7 установлен дополнительный кавитатор, выполненный в виде лопаток 8 суперкавитирующего профиля. Лопатки 4 основного кавитатора размещены в полости ступицы 7. Лопатки 4 основного и лопатки 8 дополнительного кавитаторов наклонены в противоположные стороны и выполнены в виде изогнутых параллелепипедов 9, передняя часть которых выполнена в виде четырехгранной пирамиды 10. Передняя часть лопаток снабжена дополнительной трехгранной пирамидой 11 с образованием острой передней кромки 12. Трехгранная пирамида 11 размещена между четырехгранной пирамидой 10 и ступицей 5 или 7. Смеситель работает следующим образом. Смешиваемые материалы подают в патрубок подвода 2 и в кольцевые коллекторы 13. При обтекании смешиваемым материалом лопаток 4 и 8 скорость потока за ними за счет сужения проходного сечения возрастает, а давление понижается. При достижении величины давления насыщенных паров жидкость за лопатками 4 и 8 вскипает с образованием каверн, при схлопывании которых образуются поля микроструй со скоростями порядка 105 м/с и ударными давлениями в сотни атмосфер. В результате того, что потоки, проходящие через лопатки 4 и 8, имеют противоположную закрутку, происходит интенсивное взаимное проникновение каверн, образующихся за этими лопатками, друг в друга с одновременным их взаимодействием. Наиболее интенсивно процесс смешения происходит при наложении на кавитационный режим течения пульсаций потока, которые создаются в устройстве 6 в результате колебаний шарообразного тела 14. Колебания тела 14, имеющего неустойчивое положение, осуществляются в процессе обтекания его потоком, а также под воздействием пульсаций потока, возникающих за счет собственных пульсаций каверны. Выполнение передней части лопаток 4 и 8 в виде четырехгранной пирамиды 10 улучшает гидродинамику потока, снижает гидравлические потери и способствует образованию вихрей в межлопастном пространстве, особенно при соскальзывании потока с грани на лопасть. Выполнение острой кромки лопаток 4 и 8 в виде пирамиды с треугольным основанием позволяет резко интенсифицировать вихреобразование. Наилучшие результаты достигаются при выполнении боковой поверхности пирамид вогнутой. При вихреобразовании между лопастями образуются два вихря в межлопастном пространстве, по одному от каждой лопасти. Вихреобразование обеспечивает некоторое снижение гидравлического сопротивления, причем основное снижение гидравлического сопротивления происходит за счет вырождения в точку острой части лопаток 4 и 8. При вихреобразовании между лопастями создаются условия резкого роста количества и, что очень важно, размеров кавитационных микропузырьков. Это объясняется тем, что при вихреобразовании в межлопастном пространстве возрастают зоны локальных ускорений потока, где и формируются зародыши кавитационных пузырьков. Так как в дальнейшем в межлопастном пространстве давление все время снижается, зародыши пузырьков растут, и на выходе за лопастями образуются высокоэнергетические крупные микропузырьки. Предлагаемое изобретение позволяет в 3-3,5 раза интенсифицировать процесс смешения за счет взаимного влияния пульсаций каверн и гидравлических ударов. Изобретение рекомендуется для смешения жидкостей с вязкостью до 2500 сСт, время смешения при которой составляет 30-45 с.
Формула изобретения
1. Смеситель по авт. св. N 1386563, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса смешения, он снабжен дополнительной ступицей в виде полого цилиндра, на наружной поверхности которого установлен дополнительный кавитатор, выполненный в виде лопаток суперкавитирующего профиля, причем основной кавитатор размещен в полости цилиндра, а лопатки основного и дополнительного кавитаторов наклонены в противоположные стороны, при этом лопатки выполнены в виде изогнутых параллелепипедов, передняя часть которых выполнена в виде четырехгранной пирамиды. 2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что передняя часть лопаток снабжена дополнительной трехгранной пирамидой с образованием острой передней кромки, при этом эта пирамида размещена между четырехгранной пирамидой и ступицей.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4