УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА

Полезная модель относится к области приготовления многокомпонентных высокодисперсных котельных биотоплив, характеризующаяся совмещением гидродинамического и акустического способов тепломассоэнергообмена жидких, газовых, газожидкостных смесей, взвесей и дисперсий, и может быть использовано для диспергирования различных веществ, для эмульгирования и деэмульгирования эмульсий, для ускорения протекания химических реакций, проходящих в жидкой фазе и т.д. Устройство осуществляет воздействие совмещенными методами гидродинамического и акустического резонансного возбуждения вихревых потоков продуктов обработки многокомпонентных жидких сред в рабочей зоне сонохимического реактора.
Известно устройство смешения и гомогенизации жидких сред, роторно-пульсационный аппарат, совмещающий в себе функции диспергатора и гомогенизатора, состоящий из двух частей роторно-статорного узла и электродвигателя неподвижно соединенных между собой узлами крепления, в котором роторно-статорный узел служит для смешения жидких сред, а электродвигатель обеспечивает вращение с заданной скоростью (патент РФ №2152810, МПК B01F 5/00, 1999 г.).
Недостатками известного устройства является незначительная гомогенизация диспергируемых жидких сред, характеризующийся сокращенный срок хранения полученных эмульсий.
Известен роторно-пульсационный аппарат, содержащий привод и установленные в корпусе с крышкой ротор и статор (патент РФ №2124935, B01F 7/10, 1999 г.).
Недостатками известной установки является низкий КПД, и малая производительность при получении высокодисперсных газонасыщенных эмульсий и малый объем реакционной зоны.
Наиболее близким к предлагаемой модели является гибридное устройство, содержащий привод и установленные в корпусе с крышкой ротор и статор. Сверху через фланец подсоединен ультразвуковой проточный реактор (патент РФ №109009, бюл. №28, 2011.).
Недостатками известного устройства является низкий КПД, и малая производительность в получении высокодисперсных газонасыщенных эмульсий и недостаточный с точки зрения промышленного применения объем реакционной зоны.
Задачей предлагаемой полезной модели является увеличение размера рабочей зоны и интенсивности совместного воздействия гидродинамического и акустического полей при обработке многокомпонентных жидких сред.
В результате использования предлагаемой полезной модели повышается дисперсность обрабатываемых сред при совмещении двух физических процессов гидродинамического и высокочастотного акустического воздействия на многокомпонентные жидкие среды.
Реологическая характеристика получаемых многокомпонентных жидких сред при подготовке в предлагаемом устройстве обладают повышенной дисперсностью и газонасыщенностью, приводящей к повышенной энергоэффективности получаемого котельного биотоплива и увеличенным срокам хранения биотоплива.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве непрерывного действия для подготовки котельного биотоплива, содержащем роторно-пульсационный аппарат с выходным патрубком, на котором расположена рабочая камера проточного сонохимического реактора, в рабочей камере установлены от двух до четырех ультразвуковых магнитострикционных преобразователей с ультразвуковыми волноводами - излучателями для создания акустических колебаний в жидкой среде, при этом первый рабочий резервуар роторно-пульсационного аппарата и второй рабочий резервуар проточного сонохимического реактора соединены трубопроводами с задвижками и оснащены электромоторами для дополнительной обработки компонентов биотоплива до требуемых технологических параметров.
Процессы, протекающие одновременно в одном и том же аппарате называются совмещенными (Н.Н.Кулов «Физико-химическая интенсификация как основа модернизации химико-технологических процессов», Ин-тут общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова РАН. Проект №08-03-00745. 2010 г. С52-54.). Установки, совмещающие различные процессы характеризуются снижением как энергетических, так и капитальных затрат.
Совмещенный с роторно-пульсационным аппаратом (РПА) сонохимический проточный реактор оснащенный 2-4-мя ультразвуковыми магнитострикционными преобразователями с УЗ-волноводами создает поле, работающее на частотах выше, чем РПА, генерирует кавитационное поле, достигающее интенсивности до 150-200 вт/кв. см, что позволяет получать многокомпонентные эмульсии тонкодисперсных котельных биотоплив, приводящие к интенсификации процесса горения.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена общая схема предлагаемого устройства непрерывного действия для подготовки котельных биотоплив.
Устройство непрерывного действия для подготовки котельных биотоплив содержит входную емкость 1, из которой с помощью электронасоса 2 на входной патрубок 3, оснащенный задвижкой 4, рабочая жидкость перекачивается в рабочий резервуар первого контура 5, который подсоединен к системе замкнутого трубопровода 6, служащего для операции рециркуляции. На трубопроводе 6 размещается роторно-пульсационный аппарат 7 и электронасос 8, обеспечивающий рециркуляцию рабочей жидкости. Первый рабочий резервуар 5 оснащен сливным патрубком 9 с задвижкой 10 для контроля и отбора проб. Из первого рабочего резервуара гомогенизированная и диспергированная эмульсия с помощью электронасоса 11 поступает по связующему патрубку 12, оснащенному задвижкой 13, в сонохимический проточный реактор 14, содержащий от 2-х до 4-х ультразвуковых магнитострикционных преобразователей 15, оснащенных ультразвуковыми волноводами-излучателями. После обработки в сонохимическом химическом реакторе эмульсия поступает рабочий резервуар второго контура 16, из которого через выходной патрубок 17, оснащенный задвижкой 18, происходит слив готового продукта. В случае технологической необходимости, эмульсия из второго рабочего резервуара 16 с помощью электронасоса 11 может быть направлена на рециркуляцию.
Устройство непрерывного действия для подготовки котельного биотоплива работает следующим образом.
Многокомпонентная жидкая сырьевая смесь из входной емкости 1 с помощью электронасоса 2 на входной патрубок 3, оснащенный задвижкой 4, рабочая жидкость перекачивается в рабочий резервуар 5, который подсоединен к системе замкнутого трубопровода 6, служащего для операции рециркуляции. На трубопроводе 6 размещается роторно-пульсационный аппарат 7 (в котором многокомпонентная жидкая сырьевая смесь подвергается гидродинамическому воздействию, сопровождающаяся явлениями низкочастотной кавитации - осуществляется одновременное диспергирование, дробление, гомогенизация обрабатываемой многокомпонентной смеси с обогащением ее газовой фазой. Необходимость обогащения газовой фазой многокомпонентной жидкой среды необходимо для последующей кавитационной обработки. Подача сжатого воздуха необходима для образования газовых зародышей кавитационного облака в рабочей зоне), и электронасос 8, обеспечивающий рециркуляцию жидкости-эмульсии. Рабочий резервуар первого контура 5 оснащен сливным патрубком 9 с задвижкой 10 для контроля и отбора проб. Из первого рабочего резервуара гомогенизированная и диспергированная эмульсия с помощью электронасоса 11 поступает по связующему патрубку 12, оснащенному задвижкой 13, в сонохимический проточный реактор 14, содержащий от 2-х до 4-х ультразвуковых магнитострикционных преобразователей 15, оснащенных ультразвуковыми волноводами-излучателями. В сонохимическом проточном реакторе происходит суммарное акустическое воздействие на жидкую эмульсию ультразвуковыми магнитострикционными преобразователями, оснащенными ультразвуковыми волноводами-излучателями до получения готового многокомпонентного котельного биотоплива. После обработки в сонохимическом химическом реакторе эмульсия поступает рабочий резервуар 16, из которого через выходной патрубок 17, оснащенный задвижкой 18, происходит слив готового продукта. В случае технологической необходимости, эмульсия из рабочего резервуара 16 с помощью электронасоса 11 может быть направлена на рециркуляцию.