Читать книгу Сборник авторских физико-технических идей и решений в области процессов смешивания и измельчения в технических системах - Группа авторов - Страница 3

Все существующие механические способы перемешивания ограничены тем, что используют один общий поток (одномерное течение) сред с тангенциальным, или радиальным, или осевым, или смешанным – спиральным или тороидальным и т.п. течением.

С точки зрения энергозатрат существующие способы смешивания / перемешивания примерно одинаковы. Для самого процесса смешивания / перемешивания равнозначно, каким способом будет формироваться поток.

Например, турбинная мешалка использует меньше времени на перемешивание, чем винтовая, но и потребляемая мощность у турбинной мешалки выше, чем у винтовой. В итоге по энергозатратам все механические способы смешивания / перемешивания примерно одинаковы. Выигрыш только в скорости самого процесса образования нового вещества при смешивании или доведения раствора до требуемой консистенции / однородности при перемешивании.

С другой стороны, можно и вручную проводить смешивание / перемешивание.

В любом случае, в пересчёте на энергозатраты – итог будет для всех способов перемешивания / смешивания примерно одинаков. Как было заявлено выше – связано это в первую очередь с тем, что все существующие способы смешивания / перемешивания основываются на формировании одномерного закрученного течения среды по спирали, при котором происходит вращение жидкости (газа) вокруг одной спиральной оси вращения.

Но кроме одномерного закрученного течения существуют и многомерные закрученные течения.

Условно многомерное закрученное течение – это течение, когда среда вращается вокруг двух и более параллельных осей, которые в свою очередь также вращаются вокруг общего центра вращения аксиально или радиально, или аксиально радиально.

Рис. № 3. Тороидально-вихревые закрученные течения.

Такой тип движения часто встречается в природе. Движение вращающихся планет, движение отдельных закрученных потоков воды или воздуха в смерчах, торнадо. В таких природных многомерных закрученных течениях проявляются интересные физические эффекты.

Если предположить, что многомерная форма движения по спирали идеально подходит, чтобы сохранять энергию, то применительно к теме публикации предлагается следующее.

Смешивание / перемешивание проводить в многомерных спиральных вихревых течениях по типу канатной свивки, в которых каждая жила каната представляет собой отдельный вихревой поток сред или одномерное течение.

Для этих целей предлагается использовать любой тип формирователя многомерного тороидально-вихревого закрученного течения.

Предполагается, что идея позволит увеличить крутку и циркуляцию потоков (эффективность процессов смешивания / перемешивания) при одновременном снижении энергопотребления.

Формирователь многомерного тороидально-вихревого закрученного течения

Для целей инновационного смешивания / перемешивания в жидкостном многомерном торовом закрученном течении используются два новых вида механических завихрителей многомерного тороидально-вихревого закрученного течения:

А) Ленточные спиральные завихрители, см. рис. № 4.

Рис. № 4. Ленточные многомерные завихрители.

Б). Система гребенчатых завихрителей, см. рис. № 5.

Рис. № 5. Гребенчатые многомерные завихрители.

Каждый тип идеально подходит для операций смешивания или перемешивания определённого типа жидкостей, различающихся физическими и химическими характеристиками. Должен быть уточнён проведением дополнительных ОКР.

Эксперимент

Для проверки идеи механического смешивания / перемешивания в многомерном торовом закрученном течении были проведены эксперименты с различными типами формирователей многомерных закрученных течений по спирали.

Все завихрители имели одну скорость вращения (максимальная скорость вращения сверлильного станка 1500 об/мин.

Тестируемые среды – вода.

Объёмы тестируемых сред – 5 литров.

Диагностическим маркером эффективности выступали:

Потребляемый ток привода формирователя многомерного закрученного о течения по спирали (электродрель).

Визуализация вихревых процессов, одновременно протекающие в исследуемых и эталонных образцах.