Введение к работе
Актуальность работы. Среди технологических процессов химической промышленности одним из наиболее распространенных является перемешивание. Целью перемешивания двух взаимнонерастворимых жидкостей обычно является получение различных эмульсий. Несмотря на то, что в настоящее время существует значительное количество аппаратов для получения эмульсий, наиболее распространенными остаются аппараты с мешалками. Эти аппараты достаточно энергоемки и не всегда обеспечивают требуемую степень дисперсности эмульсий. Поэтому, в случаях, когда необходимо получить тонкодисперсную эмульсию, применяют гомогенизаторы и коллоидные мельницы, требующие еще больших затрат энергии и достаточно сложные в эксплуатации.
Важной задачей, в связи с этим, является создание высокопроизводительной аппаратуры непрерывного действия, обеспечивающей интенсификацию процесса получения эмульсии с целью повышения ее качес/гва. Этого можно достичь увеличением времени контакта смешиваемых жидкостей и более интенсивной турбулизацией процесса, установив на пути жидкостей слой зернистого материала или насадки, имеющий довольно простую форму и высокую технологичность. За счет извилистости жидкостных каналов, изменения их диаметра, зернистый слой обеспечивает постоянное изменение направления движения жидкостей, создание в них различных завихрений и, при достаточно высокой скорости течения, диспергирование жидкостей на капли. Кроме того, при совместном течении жидкостей через зернистый слой увеличивается время их контакта друг с другом, что способствует повышению эффективности перемешивания и более однородному распределению капель в готовой эмульсии.
Следовательно, изучение процесса течения и перемешивания двух
взаимнонерастворимых жидкостей в зернистЬм'одго^н^здаше новых типов
| вивлиотека" j
оборудования для получения эмульсий со слоем зернистого материала является актуальной задачей.
Цель работы. Целью настоящей работы является теоретическое и экспериментальное исследование процесса образования эмульсий при течении несмешивающихся жидкостей через слой зернистого материала; выявление механизма образования эмульсии; определение основных режимных параметров образования эмульсий и их дисперсных характеристик; создание эффективных конструкций аппаратов для этих целей, использующих принцип пропускания через слой зернистого материала, и разработка методики расчета их конструктивных параметров. Научная новизна. Научную новизну работы составляют: математическая модель образования эмульсий из двух несмешивающихся жидкостей в зернистых насадках; результаты исследования режимов течения двух жидкостей в слое зернистого материала;
методика расчета критических параметров начала образования эмульсий в зернистом слое и зависимостей сопротивления зернистого слоя от различных режимов течения жидкостей. Практическая ценность работы состоит в том, что показана возможность эффективного получения эмульсий из двух несмешивающихся жидкостей пропусканием их через слой зернистого материала. С этой целью сконструированы статический и центробежный (распыливающий) смесители непрерывного действия для получения эмульсий с зернистым слоем и разработана инженерная методика расчета таких аппаратов, позволяющая определять их конструктивные и режимные характеристики. На зашиту выносятся следующие результаты работы:
результаты экспериментальных исследований режимов течения двух взаимнонерастворимых жидкостей в зернистом слое; математическая модель образования эмульсий из двух несмеши-
вающихся жидкостей при течении их в слое зернистого материала; новые конструкции статического и распылительного смесителей для получения эмульсий, содержащих слой зернистого материала; инженерные методики расчета критических режимов начала образования эмульсии и определения режима течения жидкостей в зернистом слое;
инженерная методика расчета конструктивных и режимных
параметров центробежного смесителя - распылителя с зернистым
слоем, которая может быть использована и для расчета
статических смесителей - эмульгаторов.
Достоверность полученных результатов подтверждается анализом
полученной математической модели, позволяющим сделать вывод об
адекватном отражении процесса перемешивания жидкостей в зернистом слое
при различных режимах течения, а также удовлетворительным совпадением
теоретических исследований и экспериментальных данных.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Теория и практика фильтрования» в г. Иваново, 1998, Межвузовской региональной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов ЯГТУ, Ярославль, 1997, Sevententh International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Zurich, 2001.
Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 9 опубликованных печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы 154 страницы, в том числе 138 страниц основного текста, 41 рисунок, 11 таблиц, список использованной литературы из 114 наименований.
