ПРЯМОТОЧНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ СМЕШЕНИЯ НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД

Полезная модель относится к смесителям и предназначена для приготовления эмульсий, суспензий и получения гомогенных систем (растворов), а также для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов, протекающих на границе раздела фаз «газ-жидкость», «жидкость-жидкость».
Известен смеситель жидкостей и газов, содержащий торообразную камеру смешения, входные и выходной патрубки, подсоединенные к камере смешения по касательной, согласно изобретению, подача продуктов по входным патрубкам производят по одному направлению относительно вращения часовой стрелки, а выход смеси по выходному патрубку производят в противоположном направлении относительно вращения часовой стрелки. (Патент на изобретение №2333789 B01F 3/04 Заяв. 11.08.2006, опубл. 20.08.2008 Бюл. №26)
К недостаткам данного устройства относится низкую эффективность смешения при однопроходном проведении процесса.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является прямоточный вихревой смеситель (Патент на изобретение №2414283, МПК B01F 5/00. Заявл. 27.02.2009; опубл. 20.03.2011; бюл. №8), который содержит две коаксиально расположенные цилиндрические трубы, внутренняя из которых короче внешней, однозаходные закручивающие устройства, установленные во внутренней трубе и межтрубном пространстве, а также штуцеры для ввода компонентов и вывода смеси. Входные патрубки смешиваемых компонентов, расположенные на торцевой части внутренней трубы, и патрубок для вывода смеси из межтрубного пространства находятся с одной стороны устройства, а с другой стороны торцевая часть внешней трубы смесителя герметично закрыта. Закручивающие устройства во внутренней трубе и в межтрубном пространстве могут иметь разные направления закрутки.
Недостатком данной конструкции является сложность изготовления закручивающего устройства в межтрубном пространстве аппарата.
Задачей полезной модели является создание нового устройства для смешения неоднородных сред с достижением следующего технического результата - повышение эффективности смешения компонентов и упрощение конструкции аппарата.
Указанная задача решается за счет того, что прямоточный аппарат для смешения неоднородных сред, содержит две коаксиально расположенных цилиндрических трубы, внутренняя из которых короче внешней, однозаходное закручивающее устройство, установленное во внутренней трубе, также штуцеры для ввода компонентов и вывода смеси, причем согласно полезной модели подача обрабатываемых компонентов производится через штуцеры для ввода компонентов расположены тангенциально на внешней трубе аппарата, а штуцер вывода смеси расположен на торцевой части аппарата.
На фиг. 1 представлен общий вид прямоточного аппарата для смешения неоднородных сред.
На фиг. 2 представлен вид А.
Прямоточный аппарат для смешения неоднородных сред, содержит две коаксиально расположенных цилиндрических трубы, внутренняя труба 1 короче внешней трубы 2, однозаходное закручивающее устройство 3, установленное во внутренней трубе 1, также штуцеры 4 для ввода компонентов и штуцер 5 для вывода смеси. Подача обрабатываемых компонентов производится через тангенциальные штуцеры 4, расположенные на внешней трубе устройства, а штуцер 5 вывода смеси расположен на торцевой части аппарата.
Прямоточный аппарат для смешения неоднородных сред работает следующим образом.
Смешиваемые компоненты поступают в торообразную камеру между внутренней 1 и внешней 2 трубами прямоточного аппарата для смешения неоднородных сред через штуцеры 4 для ввода компонентов. За счет тангенциального подвода исходных компонентов потоку придается вихревое движение. Повышение эффективности перемешивания при вихревом движении компонентов обеспечивается ростом интенсивности, как микро- так и макросмешения. Увеличение эффективности макросмешения происходит при появлении крупномасштабных вихревых образований в поперечном, относительно движения потока, направлении, а рост микросмешения, обусловлен увеличением скорости за счет появления тангенциальной составляющей, что в целом приводит к повышению турбулизации потока. Тангенциальный подвод обрабатываемой среды дает возможность отказаться от механических закручивающих устройств в торообразной камере аппарата, что упрощает конструкцию аппарата.
Далее смесь попадает во внутреннюю трубу 1, в объеме которой содержится аксиальное однозаходное закручивающее устройство 3. Во внутренней трубе поток подвергается дополнительному смешению в условиях вихревого движения. После этого смесь выводится через штуцер 5, расположенный на торцевой части аппарата.
Положение штуцера 5 позволяет повысить эффективность смешения компонентов за счет двухстадийного проведения процесса:
- в торообразной камере (закрутка потока производится посредством тангенциального подвода среды)
- во внутренней трубе 1 (закрутка потока осуществляется с помощью аксиального однозаходного закручивающего устройства 3)
К основным достоинствам вихревого смесителя следует отнести:
- простоту конструкции;
- высокую эффективность смешения за счет двухстадийного проведения процесса;
- отсутствие необходимости в подводе внешней дополнительной энергии, т.к. процесс протекает за счет энергии потока.
Таким образом, применение данной конструкции прямоточного вихревого смесителя в химической и нефтеперерабатывающей промышленности является перспективным.