VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Диспергирование часто является вспомогательным процессом, который применяется для интенсификации технологических процессов, например, процессов растворения, экстракции, сушки за счёт развития поверхности контакта участвующих в них твердых веществ и за счет увеличения скорости обтекания твердых частиц жидкостью или газом.

В роторном импульсном аппарате (РИА), процесс диспергирования твердых частиц в суспензии осуществляется за счет механических, гидродинамических и акустических факторов воздействия. Интенсивное воздействие вызвано пульсациями давления и скорости потока в каналах ротора и статора, большими градиентами скоростей в зазоре между ротором и статором, турбулентностью и развитым эффектом кавитации. Пульсации давления, скорости потока жидкости, интенсивную турбулентность и развитую кавитацию вызывает разгонно-тормозной характер движения потока жидкости в РИА. Кумулятивные струйки, возникающие при схлопывании кавитационных пузырьков, оказывают ударное действие на твердые частицы, приводящее к их дроблению.

Нами было проведено исследование процесса диспергирования частиц биогумуса (насыпная плотность ρ_н=700 кг/м³, влажность 40-45%.) в воде. Соотношение компонентов для исследования следующее: 20% сухой биогумус, 80% вода. Обработка суспензии в РИА проводилась по замкнутому контуру за 40 циклов, при линейной скорости совмещения каналов ротора 39 м/с. Для предварительного перемешивания суспензию обработали без кавитации, пропустив весь объем суспензии через РИА, при слабой подаче насоса и линейной скорости вращения ротора на 1 м/с.

Фракционный состав сухого биогумуса определяли с использованием вибрационного грохота. В качестве просеивающих элементов использовались листовые сита, с размером ячеек квадратной формы = 2, 1.5, 1, 0.5, 0.25 мм. Фракция с размерами частиц более 2.4 мм предварительно отсеивалась и не использовалась в дальнейших экспериментальных исследованиях. По результатам анализа фракционного состава исходного биогумуса, в основной массе частиц (78% масс.) преобладают частицы с размерами более 0,25 мм и менее 2 мм. Средний диаметр частиц до обработки d_н = 0,75 мм.

Фракционный состав измельченных частиц биогумуса был определён на лазерном анализаторе частиц «Micro Sizer 201С». Средний диаметр частиц после обработки d_к = 5 мкм.

Степень измельчения частиц после обработки в РИА, составила: ,

где: d_{н ­­} - средневзвешенный размер частиц материала до измельчения; d_к -средневзвешенный размер частиц материала после измельчения.

С учётом степени измельчения (i > 100), можно классифицировать вид измельчения как тонкий помол. Данный вид измельчения проводится преимущественно в жидкости из-за проблем с пылеобразованием. Кривые распределения фракционного состава частиц биогумуса показаны на рис.1.

Рис. 1. Кривые распределения фракционного состава частиц биогумуса

1- до обработки

2- после обработки в РИА.