Кавітаційно-флуктуаційний змішувач

1 Кавітаційно-флуктуаційний змішувач, який містить реактор, конфузор, дифузор, насос і трубопроводи живлення, обладнані регуляторними вентилями, який відрізняється тим, що окремі елементи кавггаційного змішувача - конфузор, дифузор і реактор - об'єднані в один блок з впускним клапаном - кавітаційно-флуктуаційний реактор (КФ-реактор), з щонайменше одним профільованим каналом, який складається з двох конфузорів і сферичного і півсферичного дифузорів, при цьому змішувач додатково оснащений двома окремими секціями (верхньою і нижньою), обладнаними автономними компресорами, насосами та автономними керованими термобаростабілізаторами, між якими по вертикальній осі розміщено КФ-реактор 2 Змішувач за п 1, який відрізняється тим, що його верхня і нижня секції, а також робоча зона КФ-реактора виконані роз'ємними Передбачуваний винахід відноситься до пристроїв зфмішування розчинених компонентів гомогенних або гетерогенних систем з метою інтенсифікації кавітаційного впливу на процес масообміну, реалізації перетворення молекулярної структури змішуваних розчинених компонентів і отримання поліморфних модифікацій простих речовин або полімеризації складних речовин Може бути використаний в експериментальній мінералоги і ХІМІЧНІЙ промисловості Вже відомий пристрій для змішування (А с №1804898, 6 B01F 5/00, 3/04, 1990) який містить колектор, трубу з розміщеними всередині неї радіально розташованими трубками, з'єднаними з колектором, по всій довжині яких виконані отвори, в якому, з метою підвищення ефективності масообміну за рахунок скорочення довжини зони гомогенізації і зниження гідравлічного опору, отвори постійного діаметру виконані з перемінним кроком або отвори перемінного діаметру - з постійним кроком Недоліком цього відомого пристрою є відсутність термобаростабілізаторів, що ускладнює керування концентрацією і компонентним складом змішуваних розчинених компонентів гомогенних або гетерогенних систем, утруднений доступ до колектору і до робочої зони реактору Як прототип вибрано кавітаційній змішувач (патент Російської Федерації № 2134611, B01F 5/00, 1997), який містить реактор, конфузор, дифузор, насос і трубопроводи живлення, обладнані ре гуляторними вентилями В пристрої передбачена горизонтальна компоновка конфузора, кавітаційного реактора і дифузора Кавітаційний змішувач призначений для обробки суспензій і може використовуватись в виробництві целюлози, бумаги і картону для обробки волокнистих суспензій шляхом їх розмолу і т п , а також в харчовій промисловості для обробки (приготування) різних видів суспензій Недоліками цього відомого пристрою є недостатня потужність насосу (потрібен насос тиском більше ЗООат), відсутність компресора і відсутність термобаростабілізаторів, що ускладнює керування концентрацією і компонентним складом змішуваних розчинених компонентів гомогенних або гетерогенних систем і зменшує ефективність кавітаційного впливу на них В основу передбачуваного винаходу поставлено задачу удосконалити кавітаційний змішувач, який складається з конфузора, реактора, дифузора, насоса з трубопроводами живлення, обладнаного вентилями, шляхом нової компоновки складових частин та добавлення нових конструктивних елементів, для забезпечення можливістю керування концентрацією і компонентним складом змішуваних розчинених компонентів гомогенних або гетерогенних систем і збільшуй ефективність кавітаційного впливу на них Поставлена задача вирішується тим, що в змішувачі, який містить реактор, конфузор, дифузор, насос і трубопроводи живлення обладнані регуляторними вентилями, згідно з винаходом, окремі ю 44549 елементи кавітаційного змішувача - конфузор, дифузор і реактор об'єднані в один блок з впускним клапаном - кавітаційно-флуктуаційний реактор (КФ-реактор), з щонайменше одним профільованим каналом, який складається з двох конфузорів і сферичного і напівсферичного дифузорів, при цьому змішувач додатково оснащений двома окремими секціями (верхньою і нижньою), обладнаними автономними компрессорами, насосами та автономними керованими термобаро стабілізаторами, між якими по вертикальній осі розміщено КФ-реактор Передбачена реверсивна система пропуску гомогенних або гетерогенних систем від верхньої секції до нижньої або навпаки Верхня (нижня) секція призначена для приготування і забезпечення керованої концентрації і компонентного складу змішуваних розчинених компонентів гомогенних або гетерогенних систем Нижня (верхня) секція призначена для накопичення отриманого продукту Для заміни окремих елементів нового змішувача і полегшення доступу в нижню секцію і робочу зону КФ-реактора, його зроблено роз'ємним (за допомогою фланцевих з'єднань) Обладнання нового змішувача двома насосами, двома компресорами, а також автономними термобаростабілізаторами верхньої і нижньої секцій нового змішувача (електротермостабілізатор і холодильний контур) Сукупність конструктивних елементів нового змішувача, що відрізняє його від прототипу дає можливість, забезпечити інтенсифікацію впливу на процес масообміну, реалізувати перетворення молекулярної структури змішуваних розчинених компонентів гомогенних або гетерогенних систем і отримати поліморфні модифікації простих речовин або полімеризувати складні речовини На фіг 1 відображено технологічну схему пристрою Кавітаційно-флуктуаційний змішувач складається з двох газових ресиверів (1), двох компресорів (2), двох насосів (3), верхньої секції (4) з холодильним контуром (4 1), електротермостабілізатором (4 2), клапаном живлення (4 3) і клапаном стравлення (4 3), КФ-реактора (5) з впускним клапаном (51), двома конфузорами (5 2) і сферичним (5 3) і напівсферичним (5 4) дифузорами, нижньої секції (6) з холодильним контуром (6 1), електротермостабілізатором (6 2), клапаном живлення (6 3) і клапаном стравлення (6 4), фланців з'єднання секцій і реактора (7), трубопроводів (8) Новий змішувач діє наступним чином Закачка компресорами (3) газової суміші по трубопроводах у верхню і нижню секції (4 і 6) до запланованого розрахункового тиску Закачка насосами (3) рідини по трубопроводах у верхню, нижню, секції (4 і 6) до запланованого розрахункового тиску, при чому переток розчину з верхньої до нижньої секції, або з нижньої до верхньої буде проходити за рахунок різниці тисків в них Закриття клапанів живлення (4 3 і 6 3) Встановлення за допомогою термобаростабілізаторів (4 1, 4 2, 6 1, 6 2) у верхній і нижній секціях (4, 6) запланованої розрахункової температури та тиску гомогенних або гетерогенних систем і приготування розчину з розрахунковою концентрацією і компонентним складом Кероване надходження потоків гомогенних або гетерогенних систем у КФ-реактор (5) здійснюється шляхом відкриття впускного клапану (5 1), який встановлено в верхній частині корпусу КФ-реактора Пропускна спроможність КФ-реактора (5) вибирається згідно з розрахунковим заданим часом кожного циклу спрацювання нового змішувача на протязі терміну вирівнювання тиску у верхній і нижній секціях (4, 6) Гомогенні або гетерогенні системи, потрапляючи у КФ-реактор (5), піддаються кавітації за допомогою кавітаторів (5 3, 5 4) Конфузори (5 2) дроселюють потік гомогенних або гетерогенних систем, в результаті чого буде відбуватися виділення парогазових пузирів Внаслідок збільшення прохідного перетину в кавітаторах (5 3, 5 4) і, ВІДПОВІДНО збільшення тиску, відбувається стискування парогазових пузирів Кавггація протікає по адіабатному циклу, тому флуктуації тиску і температури в кавітуючій зоні можуть на два порядки перевищувати початкові, при цьому КІЛЬКІСТЬ енергії, що виділилася буде прямо пропорційна початковому тиску Після вирівнювання тиску у верхній і нижній секціях (4, 6) і припинення кавітаційного впливу на потік гомогенних або гетерогенних систем відкривається клапан стравлення (6 4) і вилучається отриманий продукт, або загальний тиск в новому змішувачі через клапани стравлення (4 4, 6 4) доводиться до атмосферного, після чого новий змішувач розбирається і виймається отриманий продукт Економічний ефект отримується внаслідок різниці питомої вартості (одиниці ваги) сировини та одиниці ваги отриманих поліморфних модифікацій простих речовин або полімеризованих складних речовин 44549 ДП "Український інститут промислової власності "(Укрпатент) Україна, 04119, Киів-119, вул сім'ї Хохлових, 15 (044) 456-20-90