Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ - Генералов М.Б.
ISBN 5-94628-130-5
Скачать (прямая ссылка):
может быть использовано лишь для лабораторных целей или случаев, когда объемы эмульгируемых веществ незначительны.
Перед магнитострикцион-ными и пьезоэлектрическими преобразователями гидродинамические имеют ряд преимуществ: они несложны в эксплуатации, не требуют специальных высокочастотных генераторов и обрабатывают большие объемы жидкости.
Гидродинамические акустические аппараты по конструктивным особенностям можно разделить на две группы: с пластинчатыми или стержневыми резонансными колебательными устройствами и установки роторного типа.
В конструкциях с пластинчатым колебательным устройством используются три вида крепления плоской пластины: консольное, в двух точках и центральное. Наибольшее распространение в промышленности получили гидродинамические преобразователи (свист-Рис. 6.32. Ультразвуковой преобразо- ки) с КОНСольным креплением ватель с консольным креплением вибра- вибратора (рис 6.32) и с креп-
т,ора „ „ лением вибратора в двух узло-
1 -сопло; 2- вибрирующая пластина . ,
вых точках (рис. 6.33).
¦224 -Hf
",IAi
¦лі"
¦іш
Рис. 6.33. Схема ультразвукового преобразователя с креплением вибратора в двух узловых точках
Работа пластинчатых гидродинамических преобразователей (рис. 6.33) заключается в следующем. Струя жидкости, вытекающая с большой скоростью из узкой щели (сопла) 3, попадает на пластину 2 с клиновидным краем. При этом происходит срыв с поверхности пластины пограничного турбулентного слоя жидкости и образуются вихри. Турбулентные вихри следуют один за другим, усиливаясь за счет встречного потока от отражателя 1 и создавая чередование периодов давления, вызывающие в жидкости акустические колебания.
Когда частота колебаний жидкости, возникающих в струе, совпадает с частотой колебаний пластины, в системе возникает резонанс. Распространяющаяся от пластины акустическая волна достигает сопла и заставляет колебаться струю жидкости, вытекающую из него, с частотой пластины. Жидкость в трубу 4 гидродинамического преобразователя под давлением подается с помощью шестеренчатых или вихревых насосов.
Гидродинамические излучатели реализуют широкий спектр акустических колебаний интенсивностью 15-30 Вт/см2 с максимумом энергии на частоте 10—15 кГц. Производительность гидродинамических акустических аппаратов достигает 6—7 м3/ч обработанной жидкости.
Аппараты с многостержневыми гидродинамическими преобразователями позволяют успешно обрабатывать не только большие объемы жидкости, но и различные суспензии и пастообразные материалы, значительно увеличивая в них поверхность фазовых контактов. Принцип действия этих преобразователей основан на возбуждении колебаний стержней веерообразной струей жидкости, вытекающей из сопла с большой скоростью. Веерообразная струя направляется на заостренные выступы, находящиеся в центре стержней, которые в результате вибрируют с высокой частотой и создают в окружающей среде мощные акустические колебания.
Аппараты с вихревыми гидродинамическими преобразователями эксплуатируются следующим образом. Их работа основана на возбуждении в жидкости акустических колебаний в результате истечения из круглого сопла преобразователя быстро вращающейся струи. Вихре-
15-4590 225
12 3 4 вой гидродинамический преобразователь состоит из двух цилиндрических камер различного диаметра. Через отверстия, направленные тангенциально к оси преобразователя, жидкость подается под давлением сначала в камеру большего диаметра, где начинается вращательное движение, а затем в камеру меньшего диаметра, где оно усиливается. В результате из преобразователя выходит прерывистая струя жидкости, излучающая акустические колебания.
Диаметр капель в эмульсиях, получаемых с использованием гидродинамических преобразователей, может составлять порядка 1 мкм и меньше.
Дополнительные сведения об акустическом диспергировании жидкостей и суспензий можно найти в [19—20].
Получение эмульсий электрическими методами. Рассмотренные методы эмульгирования заключаются в эмульгировании достаточно больших объемов жидкости на капли малых размеров с помощью механических, гидродинамических процессов. Оказывается, что такой же эффект может быть достигнут за счет действия сил электрического поля.
Представим, что жидкость, которую нужно диспергировать, помещена в сосуд 2, оканчивающийся тонким капилляром с внутренним диаметром порядка 1 мм (рис. 6.34). Пусть жидкости через верхний
электрод 7 сообщен большой положительный потенциал. По мере увеличения потенциала выходящие из капилляра капли постепенно вытягиваются в струи; при дальнейшем увеличении потенциала нити становятся тоньше и затем распадаются на капли. Радиус образующихся капель составляет порядка 1 мкм; при этом капли заряжены.
Чтобы разобраться в довольно сложном механизме рассматриваемого явления, представим себе сначала сферическую каплю жидкости, находящуюся в электрическом поле. Согласно законам классической электростатики на каплю будет действовать перепад давления Ар (в ньютонах, деленных на 1 м3) [10]
_L
