Последние исследования
Последние исследования проводились с использованием угля и других реактивов. Степень гомогенизации, достигнутая с использованием аппарата "Аргус" оказалась выше, чем при использовании обычных способов смешивания, что приводит к экономи исходных химических реактивов.
Назначение
Аппарат РГГД-1 предназначен для тонкого измельчения, смешения и гомогенизации (выравнивания концентрации) различных веществ и материалов. Одновременно полученная гидросмесь перекачивается под напором до 20-30 м. Аппарат выполнен из износостойких материалов, поэтому предназначен для обработки как абразивных, так и неабразивных смесей органических и неорганических веществ и продуктов.
Принцип действия и преимущества
Известны следующие типы оборудования для диспергирования:
- Измельчители с мелющими телами (шаровые, бисерные, вибрационные, дезинтеграторы).
- Устройства самоизмельчения (барабанные, центробежные, струйные).
- Взрывные измельчители (со сбросом давления, с использованием взрывчатых веществ).
Недостатки этих типов устройств: износ мелющих тел; загрязнение продуктами износа измельчаемого материала; большая энергоемкость диспергирования; низкий КПД, агрегация (слипание) частиц при увеличении дисперсности материала. В последние годы появилось оборудование для диспергирования с одновременной гомогенизацией:
- Ультразвуковые устройства
- Ультразвуковые кавитационные устройства
- Электрогидравлические устройства
- Роторно-пульсационные устройства
- Гидроударные установки
Ультразвуковые устройства применяются редко и в специфических условиях (например, гомогенизация майонеза), а электрогидравлические устройства пока не нашли применения. Наибольшее распространение получили роторно-пульсационные устройства (за рубежом) и приходящие им на смену гидроударные установки (пока не имеют аналогов за рубежом).
Происходит закономерный переход к способу диспергирования материала в двухфазной (материал + жидкость) среде, что позволяет совместить процессы диспергирования и гомогенизации в одном аппарате. В качестве жидкости может быть вода или любая другая жидкость, например, масло выделяющееся при измельчении орехов, сок при переработке помидоров, гороха и т.д. Это дает возможность использовать физические свойства второй фазы (несжимаемость, законы Паскаля и Бернулли) и применить новые физические эффекты (гидравлический удар, кавитацию, импульсы высокого давления, турбулентность).
Cпособ диспергирования материала в двухфазной среде лишен недостатков сухого способа диспергирования поскольку жидкость "не изнашивается", не загрязняет материал, предотвращает агрегацию за счет уменьшения поверхностной энергии твердой фазы (этот эффект усиливается добавлением поверхностно-активных веществ). Кроме того, использование жидкости позволяет совместить процессы диспергирования и гомогенизации в одном аппарате.
Установка РГГД-1 обеспечивает диспергирование и одновременное смешивание (гомогенизацию) материалов. Основными элементами установки являются ротор и статор. В роторе по окружности расположены резонансные камеры (резонаторы). В статоре отверстия - конфузоры. При вращении ротора происходит периодическое перекрывание выходных отверстий резонаторов. Измельчение происходит за счет воздействия на частицу двойного (прямого и обратного) гидравлического удара при прерывании потока пульпы с заданной частотой. Частота специально подбирается равной собственной частоте ротора. Действие гидравлического удара носит пульсирующий характер. Разрушаемые частицы подвергаются гидравлическому удару в резонансных камерах (резонаторах). За счет совпадения собственной частоты резонаторов с частотой следования импульсов давления в камерах происходит многократное (в 10 раз по сравнению с роторно-пульсационными аппаратами) увеличение амплитуды значения давления. Гидродинамические процессы в установке сопровождаются развитой турбулентностью. Это способствует хорошей степени гомогенизации обрабатываемого материала.
В настоящее время резонансная гидроударная система РГГД-1 является наиболее эффективным и перспективным видом оборудования для диспергирования и гомогенизации.
Технические характеристики аппаратов РГГД-1 (HYDROSHOCK)
| Подача, т/ч (на воде) |
2,4 (экспериментальный) |
50 (экспериментальный) |
200 (типовой) |
| Напор, м |
20 |
20 |
20 |
| Частота вращения, об/мин |
2900 |
2900 |
1450 |
Электродвигатель
- мощность, кВт
- напряжение, В
- частота тока, Гц
|
2,2 380 50 |
11 380 50 |
55 380 50 |
| Габаритные размеры установки, мм
|
800
400
350
|
1200
500
450
|
2100
750
800
|
| Масса, кг |
40 |
110 |
1100 |
Характеристика обрабатываемого продукта
| рН в пределах |
6-12 |
| Плотность гидросмеси до |
2200 кг/м3 |
| Температура |
5-70 градусов Цельсия |
| Максим. крупность частиц на входе до |
10 мм |
| Микротвердость частиц до |
1100 МПа |
| Размер частиц на выходе |
5-500 мкм (зависит от рецикла и материала) |
| Концентрация в жидкости |
30-50% |
Анализ рынка
В настоящее время реально на рынке представлены два типа гидроударного оборудования: роторно-пульсационные устройства или их аналоги и резонансные гидроударные системы - РГГД-1 (предлагаются только на российском рынке). Основные производители устройств роторно-пульсационного типа и предлагаемое ими оборудование представлены в таблице.
| Arde Barinco, Inc. |
Cavitron |
| Chemineer, Inc. |
Greerco Colloid Mill |
| Kinematica, Inc. |
Megatron DisHo S System |
| KORUMA Maschinenbau GmbH |
DisHo In-Line Colloid Mill |
| Silverson Machines, Inc. |
High Shear Mixers |
Технические характеристики оборудования роторно-пульсационного типа представлены в Приложении 1 . Отличия аппаратов (физика процессов) РГГД от РПА - см. в Приложении 2. Приложении 1 . Отличия аппаратов (физика процессов) РГГД от РПА - см. в Приложении 2.
