способ диспергирования жидкостей

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.

Описание изобретения к патенту

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 м ³/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.