Патент на изобретение №2361655

(54) СПОСОБ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам диспергирования жидких продуктов и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности. Способ диспергирования жидкости, включающий размещение в потоке жидкости, поступающей в диспергатор, вибрирующего элемента и последующее диспергирование жидкости через перфорированное днище, с образованием струй и их распадом на отдельные капли, причем частоту колебаний элемента вводят в резонанс с частотой образования капель при распаде струй, образующихся на выходе из перфорированного днища, а дальнейшее ведение процесса осуществляют в режиме саморегулирования частоты колебаний вибрирующего элемента в зависимости от изменения давления жидкости перед ним. Изобретение позволяет добиться получения монодисперсного гранулометрического состава при непрерывном изменении расхода жидкости в широком диапазоне. 1 ил.

Изобретение относится к способам диспергирования жидких продуктов и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности, например, при гранулировании минеральных удобрений.

Известен способ диспергирования жидкости, преимущественно расплавов карбамида, аммиачной селитры и других удобрений, через перфорированную оболочку с использованием акустического вибровозбудителя колебаний [1].

Указанное изобретение, в принципе, позволяет получать стабильный монодисперсный гранулометрический состав продукта при изменении нагрузки по диспергируемой жидкости.

Недостатком указанного способа является чрезвычайно сложная система устройств – датчиков и привода, воздействующих на мощность вибровозбудителя, создающая принудительные колебания внутри диспергатора или вибратора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ диспергирования жидкости, включающий размещение в потоке жидкости, поступающей в диспергатор, вибрирующего элемента и последующее диспергирование жидкости через перфорированное днище с образованием струй и последующим их распадом на отдельные капли [2].

В указанном изобретении для обеспечения получения капель основной фракции при изменении номинального расхода диспергируемой жидкости изменяют частоту генерируемых излучателем возбуждающих колебаний в соответствии с определенными режимными параметрами.

Недостатком этого способа является необходимость принудительного дискретного изменения частоты возмущающих колебаний, т.е. остановки процесса диспергирования для смены диспергатора или вибратора.

Как известно, согласно теории Рэлея, частота f образования капель при распаде струй маловязкой жидкости определяется соотношением f=w_стр/4,51d_стр, где w_стр и

d_стр соответственно скорость и диаметр струи, вытекающей из отверстия. При непрерывном изменении расхода диспергируемой жидкости также непрерывно изменяются скорость струй и частота образования капель. Следовательно, монодисперсные капли могут образоваться только при непрерывном резонансном совпадении частоты колебаний вибрирующего элемента и собственной частоты образования капель.

Задачей изобретения является получение однородных капель в процессе диспергирования при непрерывном изменении расхода жидкости в широком диапазоне путем обеспечения самонастраивания вибрирующего элемента на резонансную частоту образования капель при распаде струй.

Поставленная задача достигается тем, что в способе, включающем размещение в потоке жидкости, поступающей в диспергатор, вибрирующего элемента и последующее диспергирование жидкости через перфорированное днище с образованием струй и их распадом на отдельные капли, согласно изобретению частоту колебаний элемента вводят в резонанс с частотой образования капель при распаде струй, образующихся на выходе из перфорированного днища, а дальнейшее ведение процесса осуществляют в режиме саморегулирования частоты колебаний вибрирующего элемента в зависимости от изменения давления жидкости перед ним.

Основное отличие предлагаемого способа заключаются в том, что изменение давления жидкости Р, возникающее при случайном или принудительном изменении расхода, используется для воздействия на вибрирующий элемент, таким образом, что генерируемая им частота возбуждающих колебаний совпадает с резонансной частотой образования капель во всем диапазоне нагрузок по расходу. Это может достигаться путем использования в качестве вибрирующего элемента, например, упругого возбудителя, способного менять частоту колебаний в зависимости от оказываемого на него внешнего воздействия.

Реализация способа поясняется чертежом, на котором показано схематическое изображение устройства, состоящего из диспергатора 1, патрубка ввода жидкости 2, перфорированного днища 3 и вибрирующего элемента 4.

Жидкость подают через патрубок ввода 2 и вибрирующий элемент 4 внутрь диспергатора 1. В процессе диспергирования жидкость истекает из отверстий перфорированного днища 3, образуя струи, которые под воздействием колебаний вибрирующего элемента распадаются на капли одинакового размера.

Пример 1. Диспергируемую жидкость – воду при температуре 15°С с начальным расходом 7 м³/ч направляем через патрубок ввода жидкости 2 и вибрирующий элемент 4 в диспергатор 1. Далее поток жидкости, проходя через перфорированное днище 3 с диаметром отверстий 1,1 мм, разделяется на струи. Резонансная частота вибрирующего элемента и частота образования капель соответствуют значению 347 Гц. В ходе процесса расход жидкости увеличиваем до значения 12 м³/ч, изменение давления жидкости при этом составило Р=12,4 кПа, частота образования капель составила 444 Гц. В результате саморегулирования резонансная частота вибрирующего элемента увеличивается и составляет 546 Гц, при этом однородность капель не изменяется.

Пример 2. Процесс ведут при тех же условиях, но со следующими отличиями: начальное значение расхода жидкости составляет 4 м³/ч, которому соответствуют значения резонансной частоты вибрирующего элемента и частоты образования капель, равные 398 Гц. Расход увеличиваем до значения 6 м³/ч, изменение давления жидкости составило Р=16,6 кПа, частоты вибрирующего элемента и образования капель при этом достигают 518 Гц. Во всем интервале расходов образуются капли одинакового размера.

Из примеров 1 и 2 следует, что изобретение позволяет добиться получения монодисперсного гранулометрического состава в режиме саморегулирования возбудителя колебаний при непрерывном изменении нагрузки без необходимости принудительного дискретного изменения частоты возмущающих колебаний, т.е. остановки процесса диспергирования для смены диспергатора.

Источники информации

1. RU Патент 2115466, МПК B01J 2/02, 1998 г.

2. RU Патент 20211007, МПК B01J 11/02, 1994 г.

Формула изобретения

Способ диспергирования жидкости, включающий размещение в потоке жидкости, поступающей в диспергатор, вибрирующего элемента и последующее диспергирование жидкости через перфорированное днище с образованием струй и их распадом на отдельные капли, отличающийся тем, что частоту колебаний элемента вводят в резонанс с частотой образования капель при распаде струй, образующихся на выходе из перфорированного днища, а дальнейшее ведение процесса осуществляют в режиме саморегулирования частоты колебаний вибрирующего элемента в зависимости от изменения давления жидкости перед ним.

РИСУНКИ