Спосіб гомогенізації

Спосіб гомогенізації, згідно з яким потік оброблюваної рідинної суміші, рухаючись по трубопроводу, потрапляє через сопло в герметично з'єднану з трубопроводом камеру змішування, на вході в яку створюють зону розрідження з тиском, нижчим за тиск насиченої пари дисперсійної фази, який відрізняється тим, що у камері змішування із заданою частотою створюють стрибок ущільнення шляхом періодичного зменшення розмірів вихідного отвору камери змішування, при цьому довжина камери змішування l повинна бути більшою за добуток швидкості звуку у суміші а та часу t, за який зменшується вихідний отвір камери змішування, l > a×t. Винахід належить до способів інтенсифікації масообміну і може бути застосований для інтенсифікації процесів отримання дисперсій в харчовій, хімічній, нафтохімічній та інших галузях промисловості. Відомий спосіб [Патент Росії №2001114084/12, МПК В01F7/00, 11/00. RU БИПМ №13, 2003] для обробки рідинного проточного середовища в роторному апараті шляхом збудження імпульсної гідродинамічної кавітації в оброблюваній суміші за модуляторами, які створені патрубками-отворами ротора і статора. У такий спосіб не забезпечується створення кавітаційної течії з необхідним технологічним ефектом, тому що кавітаційні бульбашки, які виникають у зазорі між ротором і статором, не зносяться в ділянку потоку з підвищеним тиском, а залишаються в зазорі, створюючи порожнини, у зв'язку з чим більша частина зазору не використовується, перетворюючись на застійну зону. Крім того, такий апарат має значний гідравлічний опір, що призводить до недоцільних витрат енергії на його подолання. Відомий спосіб створення кавітаційної течії [Патент України №66103 А МПК В06В1/18. Опубл.15.04.2004, бюл. №4], згідно з яким витікання струменя рідини через сопло в камеру змішування супроводжується штучним збудженням коливань у повздовжній площині, завдяки чому створюються умови для виникнення кавітаційної течії. Цей спосіб не дає значного технологічного ефекту, тому що відсутні умови для гарантованого колапсу кавітаційних бульбашок, при яких останні випускають кумулятивні струмки, які є основним фактором подрібнення компонентів середовища в кавітаційній течії. Також відомий спосіб для створення кавітаційної течії [Патент США №5971601, МПК В01F5/06, 2000], який передбачає витікання струменя з отвору у діафрагмі, що встановлена в циліндричній камері змішування, за умов співвідношення тиску Р1 перед діафрагмою і Р2 за нею Р1/Р2a×t. високого тиску потрапить місце виходу потоку з При витіканні струменя через сопло в камеру сопла, що унеможливить кавітаційне скипання змішування відбувається скипання рідини. При рідини. Тому головною умовою перекривання цьому струмінь рідини набирає швидкість і вихідного отвору камери змішування є те, що розпадається зі створенням парових та газових довжина камери змішування l повинна бути бульбашок. Таким чином у камері змішування більшою за добуток швидкості звуку у газорідинній створюється газорідинна суміш. При цьому суміші а та часу перекривання трубопроводу t: швидкість течії для гарантованого кавітаційного І>а×t, скипання на вході в камеру змішування повинна де а можна визначити, наприклад, за бути: [Нигматуллин Р.И. Об ударных волнах в жидкости с пузырьками газа / «ДАН СССР», 1974, т.214, №4, 2(P - Pn ) n³ (1) ч.80]. rK kp Заявлений спосіб можна реалізувати де Ρ - тиск у потоці перед соплом; Ρν - тиск у наступним чином. потоці на виході з сопла в камеру змішування; r Потік рідини з гідравлічного контуру через густина дисперсійної фази; Ккр - критичне число сопло потрапляє в камеру змішування. На виході з кавітації, яке розраховується за геометричними сопла рідина скипає і перетворюється на параметрами входу до камери змішування газорідинну суміш. При цьому тиск і швидкість [Арз уманов Э.С. Кавитация в местных рідини регулюються таким чином, щоб гидравлических сопротивлениях / Москва, задовільнити умову (1). Після виходу з сопла "Энергия", 1978]. газорідинна суміш набирає швидкість і періодично На виході з камери змішування періодично потрапляє в зону підвищеного тиску, яка створюють гідравлічний опір шляхом зменшення створюється на виході з камери змішування за вихідного отвору камери змішування, наприклад, допомогою електромеханічної засувки, яка електромеханічною засувкою, внаслідок чого в зменшує перетин вихідного отвору із заданою потоці різко зростає місцевий тиск і відбувається частотою. 5 81211 При цьому в газорідинній суміші виникає пульсуюча область високого тиску, під дією якої утворені при скипанні рідини кавітаційні бульбашки колапсують з випусканням кумулятивних струмків, за рахунок чого відбувається подрібнення дисперсної фази. Довжину зони колапсу кавітаційних бульбашок можна регулювати зміною тиску рідини перед соплом і зміною перетину вихідного отвору камери змішування. Приклад застосування способу (див. Фіг.) Лабораторний стенд використовувався для приготування водо-масляних дисперсій із вмістом за масою дисперсної фази 20%. В установці оброблювана суміш попередньо нагрівалась у калорифері К до 70°С і під тиском 0,4МПа за допомогою насоса 1 через сопло 2 потрапляла в приймальну камеру 3, яка з'єднана з вакуумнасосом, під дією якого на виході з сопла 2 утворювався газорідинний потік, що потрапляв у зону стрибка ущільнення в камері змішування 4, який створювався внаслідок періодичного перекриття вихідного отвору камери змішування малоінерційною електромеханічною засувкою 5. Після обробки суміш потрапляла в ємність Є. Тиск перед соплом контролювався манометром Μ і складав 0,4МПа. Тиск у приймальній камері контролювався вакуумметром V і складав 0,01МПа. Тиск у стрибку ущільнення контролювався малоінерційним датчиком високого тиску Д і складав 0,25МПа. Розміри дисперсної фази визначались за допомогою мікроскопа. Результати експериментів зведені в таблицю. Порівняння розмірів частинок дисперсної фази, отриманих у дослідах із частотою перекриття виходу з камери змішування 20, 30, 40 і 50Гц показало, що розмір частинок настільки менший, наскільки більша частота перекривання вихідного отвору камери змішування. 6 Таблиця Залежність розміру дисперсної фази d від частоти перекриття виходу з камери змішування Кількість перекривань секунду d, мкм за 20 30 40 50 0,8-1 0,65-0,75 0,5-0,6 0,35 - 0,45