Сборник авторских физико-технических идей и решений в области процессов смешивания и измельчения в технических системах - страница 2

Что такое диспергирование – просто о сложном

Диспергирование (от лат. dispersio – рассеяние) – это механическое или физико-химическое дробление вещества на мельчайшие частицы (чаще всего в жидкости) до такой степени, что оно уже не растворяется, но и не выпадает осадком. Частицы настолько малы, что "всплывают" среди молекул вещества-носителя, создавая оптически однородную, но физически необычную среду.

Приемы ультрадиспергирования применяются, например, в топливной промышленности – чтобы соединить угольную пыль с водой в эффективное и экономичное жидкое топливо.

Уникальный подход: тороидально-вихревой метод

Представьте себе вихрь, закрученный не как в воронке, а в замкнутой петле – подобной бублику или тору. Такой вихрь непросто визуализировать, но именно в нём и происходит ультратонкое перемешивание и истирание частиц водо-угольной суспензии – смеси каменного или бурого угля с водой.

Внутри такой "вихревой бубликовой камеры" формируются два основных закрученных потока:

1. Центральный нисходящий многомерный поток – он сжимается к оси тора и ускоряется.

2. Наружный восходящий поток – он более разреженный и медленный в сравнении с центральным.

За счёт постоянной смены направления, скорости и формы этих потоков, создаётся мощное динамическое напряжение между частицами в жидкости. Углеродистые включения сталкиваются с потоками с невероятной скоростью, истираются, дробятся и равномерно смешиваются с водой. Частицы превращаются в ультрадисперсную массу размером менее 50 микрометров – практически пыль.

Как это работает технически?

Техническое устройство для такого метода напоминает обычную турбинную мешалку – за исключением того, что вместо привычного винта используется инновационный компонент: ленточный многомерный кольцевой горизонтальный вихреобразователь.

Этот элемент можно представить, как спираль из ленты, закрученной в виде кольца. Каждый виток такой ленты – как отдельная струя, закручивающая жидкость по своему пути. При вращении он задаёт множественные независимые вихри, которые вплетаются в общий тороидальный поток. Таким образом, вместо одного центрального вихря образуется целая система вихревых мини-струй в общем спиралеобразном вращении.

Рис. № 1. Ленточный многомерный кольцевой горизонтальный завихритель.

Ленточный кольцевой завихритель формирует серию отдельных закрученных потоков, которые сливаются в устойчивую многомерную тороидальную систему вращения.