автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Моделирование процесса перемешивания жидкостей в аппаратах с зернистым слоем

На правах рукописи

Тарасова Наталья Евгеньевна

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ В АППАРАТАХ С ЗЕРНИСТЫМ СЛОЕМ

05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ярославль - 2006

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ярославский государственный технический университет»

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Зайцев Анатолий Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бобков Сергей Петрович, доктор технических наук, профессор Мурашов Анатолий Александрович

Ведущая организация:

МУП «Ярославльводоканал» г. Ярославль

Защита диссертации состоится «16» хЯЛ&^ЬУУХШ 2006 года на заседании диссертационного совета Д 212.308.01 при Ярославском государственном техническом университете по адресу: 150023, г. Ярославль, Московский пр., 88, ауд. Г-219.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ярославского государственного технического университета.

Автореферат разослан «-/^Т)2006 года.

Ученый секретарь диссертационного советуй

доктор химических наук, профессоъ^Т!^*^^ Т.Н.Антонова

¿¿20 6 А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Среди технологических процессов химической промышленности одним из наиболее распространенных является перемешивание. Целью перемешивания двух взаимнонерастворимых жидкостей обычно является получение различных эмульсий. Несмотря на то, что в настоящее время существует значительное количество аппаратов для получения эмульсий, наиболее распространенными остаются аппараты с мешалками. Эти аппараты достаточно энергоемки и не всегда обеспечивают требуемую степень дисперсности эмульсий. Поэтому, в случаях, когда необходимо получить тонкодисперсную эмульсию, применяют гомогенизаторы и коллоидные мельницы, требующие еще больших затрат энергии и достаточно сложные в эксплуатации.

Важной задачей, в связи с этим, является создание высокопроизводительной аппаратуры непрерывного действия, обеспечивающей интенсификацию процесса получения эмульсии с целью повышения ее качества. Этого можно достичь увеличением времени контакта смешиваемых жидкостей и более интенсивной турбулизацией процесса, установив на пути жидкостей слой зернистого материала или насадки, имеющий довольно простую форму и высокую технологичность. За счет извилистости жидкостных каналов, изменения их диаметра, зернистый слой обеспечивает постоянное изменение направления движения жидкостей, создание в них различных завихрений и, при достаточно высокой скорости течения, диспергирование жидкостей на капли. Кроме того, при совместном течении жидкостей через зернистый слой увеличивается время их контакта друг с другом, что способствует повышению эффективности перемешивания и более однородному распределению капель в готовой эмульсии.

Следовательно, изучение процесса течения и перемешивания двух взаимнонерастворимых жидкостей в зернист IX типов

оборудования для получения эмульсий со слоем зернистого материала является актуальной задачей.

Цель работы. Целью настоящей работы является теоретическое и экспериментальное исследование процесса образования эмульсий при течении несмешивающихся жидкостей через слой зернистого материала; выявление механизма образования эмульсии; определение основных режимных параметров образования эмульсий и их дисперсных характеристик; создание эффективных конструкций аппаратов для этих целей, использующих принцип пропускания через слой зернистого материала, и разработка методики расчета их конструктивных параметров.

Научная новизна. Научную новизну работы составляют: математическая модель образования эмульсий из двух несмешивающихся жидкостей в зернистых насадках; результаты исследования режимов течения двух жидкостей в слое зернистого материала;

методика расчета критических параметров начала образования эмульсий в зернистом слое и зависимостей сопротивления зернистого слоя от различных режимов течения жидкостей.

Практическая ценность работы состоит в том, что показана возможность эффективного получения эмульсий из двух несмешивающихся жидкостей пропусканием их через слой зернистого материала. С этой целью сконструированы статический и центробежный (распыливающий) смесители непрерывного действия для получения эмульсий с зернистым слоем и разработана инженерная методика расчета таких аппаратов, позволяющая определять их конструктивные и режимные характеристики.

На защиту выносятся следующие результаты работы:

результаты экспериментальных исследований режимов течения двух взаимнонерастворимых жидкостей в зернистом слое; математическая модель образования эмульсий из двух несмеши-

вающихся жидкостей при течении их в слое зернистого материала; новые конструкции статического и распылительного смесителей для получения эмульсий, содержащих слой зернистого материала; инженерные методики расчета критических режимов начала образования эмульсии и определения режима течения жидкостей в зернистом слое;

инженерная методика расчета конструктивных и режимных параметров центробежного смесителя - распылителя с зернистым слоем, которая может быть использована и для расчета статических смесителей - эмульгаторов.

Достоверность полученных результатов подтверждается анализом полученной математической модели, позволяющим сделать вывод об адекватном отражении процесса перемешивания жидкостей в зернистом слое при различных режимах течения, а также удовлетворительным совпадением теоретических исследований и экспериментальных данных.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Теория и практика фильтрования» в г. Иваново, 1998, Межвузовской региональной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов ЯГТУ, Ярославль, 1997, Sevententh International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Zurich, 2001.

Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в 9 опубликованных печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы 154 страницы, в том числе 138 страниц основного текста, 41 рисунок, 11 таблиц, список использованной литературы из 114 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введениии обоснована актуальность работы, определена задача создания эффективных аппаратов для приготовления эмульсий из двух несмешивающихся жидкостей, использующих принцип пропускания жидкостей через слой зернистого материала, сформулирована основная цель исследования.

Первая глава состоит из трех разделов, в первом из которых рассматриваются типы и конструкции аппаратов для получения эмульсий. Более подробно рассмотрены статические и распылительные смесители. Показано, что для получения эмульсий часто используются вихревые статические смесители, перемешивание жидкостей в которых происходит за счет резкого изменения направления движения жидкостей, турбулизации и вихреобразования на различных вставках. В качестве такой вставки может использоваться слой зернистого материала, который за счет извилистости каналов жидкости и изменения их диаметра, способствует постоянному изменению направления движения жидкостей, созданию в них различных завихрений и, при достаточно высокой скорости течения, диспергированию жидкостей на капли. Дополнительному диспергированию жидкостей может способствовать распыление.

Во втором разделе дан анализ теоретических работ по исследованию процесса эмульгирования двух несмешивающихся жидкостей в различных аппаратах. Систематизированы факторы, влияющие на этот процесс.

В третьем разделе проведен обзор исследований течения жидкостей в зернистом слое. Показано, что большинство существующих исследований относятся к течению жидкости сквозь зернистый слой при ламинарном режиме; в этом случае применяется закон Дарси. Реже рассматривается течение двух жидкостей и, в основном, применительно к процессу вытеснения нефти водой, где не предполагается образование эмульсий и

поэтому нс учитывается влияние перемешивания жидкостей. Немногочисленные исследования течения в зернистом слое разбавленных эмульсий также не учитывают перемешивание между фазами эмульсии.

Приведенный анализ аппаратов и теоретических исследований процессов, в них протекающих, позволил сформулировать задачи исследования настоящей работы.

Вторая глава посвящена разработке математической модели образования эмульсий в зернистых насадках. В первом разделе представлена двухжидкостная модель течения несмешивающихся жидкостей в зернистых средах. При течении двух жидкостей в зернистом слое наиболее распространенным является каналовый режим течения (рисунок 1). При увеличении интенсивности течения обеих жидкостей через такие каналы режим течения постепенно переходит в турбулентный. Каналы одной из жидкостей начинают разрушаться, создавая дисперсную фазу, распределенную в другой жидкости.

С учетом этого разработана

математическая модель образования Vil эмульсий в зернистом слое. Разрушение каналов жидкостей и

* 2L

диспергирование их на капли

х происходит при турбулентном режиме

течения либо по механизму развития Рисунок 1 - Каналовая структура

течения несмешивающихся неустойчивостей межфазных границ

жидкостей в зернистой насадке раздела жидкостей (поверхностное разрушение каналов), либо под действием объемных турбулентных пульсаций в несущей дисперсионной среде смачивающей жидкости. Энергетический баланс процесса образования эмульсии в зернистой насадке толщиной L при протекании через нее двух несмешивающихся жидкостей под действием градиента давления Др имеет вид

Е0=ТЖ+ФЖ+П,+Ф., (1)

где: Е0 = Ар/ - эквивалент работы, совершаемой внешними силами при проникновении двух несмешивающихся жидкостей через пористую насадку; Тэм = (У2 + У^)2/2 - эквивалент кинетической энергии эмульсии;

Ф = ( V

pw

дЧ-

\2

21

{ ду )

ф = 64уЬУ2Ь

диссипативная функция,

определяющая потери на вязкое трение эмульсии при ее проникновении через зернистую насадку; Пк = 6N,<<7/ р^1К - эквивалент поверхностной

энергии капель дисперсной составляющей эмульсии; Фк = Мкг-

диссипативная функция, определяющая потери энергии на вязкий отрыв капель на межфазной поверхности двух несмешивающихся жидкостей при протекании их по каналовой форме.

С учетом этих соотношений энергетический баланс (1) принимает вид:

АР

1 + а„

54к

риг

уа

+ а„

8 Ьр\

Э У

Рг

\Рр*1 J

<г£2

о

\Р2

ч0 8

% «

Рр» *

где ак - опытный коэффициент, учитывающий потери на образование дисперсной фазы эмульсии, е2 - диссипация турбулентной энергии в дисперсионной среде эмульсии.

Физический механизм образования дисперсной фазы в эмульсии определяется выбором представления для диссипации энергии е2. В случае поверхностного межфазного разрушения каналов по сценарию Кельвина -Гельмгольца, учитывая общее представление для е2, следующее из

\ 0,6

( по.\0,4 ¿"- | СГ

полуэмпирическои теории

( пов\м 23/2 ( а турбулентности \£2 ) =- —-

получаем энергетический баланс в виде:

+ а

; 64L р2

к ,, о V2/*,

¿>2

J

■^(v2-v2kp)»

-3d.

(3)

, \ fo. v2 < v2Kp

где #(V2 — У2кр/ ~ l. - функция Хевисайда.

[1, V2^V2kP

Исследование решений уравнения (3) при заданных Др и Ь и физико-химических свойств жидкостей и параметров насадки показало, что эти решения, при условии диспергирования, возможны не для всех значений Лр и У2. Существуют критические значения У2кр, Аркр, с которых начинается диспергирование. Определение критических значений У21ф, Дркр в уравнении (3) удобно провести, используя графическое представление соотношения (3) в безразмерной форме, показанное на рисунке 2. Здесь параметры

2Др У = ~ 2 ,х

PpwV2

V-

~> V, =а„

64L/>

Р2

1Л

pw

v 0.8

-3d,

Г

N 2

1/3

До начала образования эмульсии течение жидкостей по каналовой форме должно подчиняться закону Форхгеймера - ветвь ОВ (рисунок 2а). Кривая АСД в своей правой части - СД определяется представлением (3) и соответствует режиму жесткого (скачкообразного) перехода течения жидкостей от ламинарной каналовой формы течения жидкостей к турбулентной при некоторых значениях укр ~ Apmn и Хкр ~ V2ltp. При этом имеет место образование новой эмульсионной фазы. Скачок ВС обусловлен тем, что при Ар = const ~ укр = const должны выполняться условия:

У2лам > У2турб ~ хв > хс. Ветвь ОС соответствует канаповому

Рисунок 2 - Режимы течения жидкостей при образовании эмульсий в зернистых насадках: а) определение расчетных зависимостей: ОС - каналовая форма течения с турбулентной составляющей; ОВ - ламинарная форма течения; СД - режим скачкообразного перехода течения жидкостей от каналовой формы к течению эмульсии; т С - критическая точка начала образования эмульсии (поверхностная форма разрушения каналов), С1С2Е - развитая фаза образования эмульсии б) обобщенные расчетные зависимости ОС - каналовая форма; СЕ - развитая фаза образования эмульсии;

турбулентному режиму. Значения критических параметров, определяющих точку С, соответствуют X » 1, у « 3 и имеют вид:

64 Ьр1

( „о V >0-8

Р2

Ч^Р* У

А.

А)

И,

|/з

«р - 2

ДрКР =

(4)

(5)

При этом должно выполняться условие наличия турбулентного течения в каналах пористой насадки:

>Кекр=1000,

ря»

В случае развитого режима эмульгирования при увеличении Др происходит перестройка турбулентной структуры дисперсионной среды и, кроме поверхностных механизмов разрушения каналовой формы течения жидкостей по сценарию Кельвина - Гельмгольца, возникают объемные механизмы разрушения каналов по сценарию Релея - Тейлора. Представление для диссипации энергии гг по механизму объемного диспергирования получено из "к-е" модели Прандтля - Колмогорова второго

4уУ23 п

рода в2 = —;-• В этом случае по аналогии с последним слагаемым в

<1, Чкр

энергетическом балансе (3)

Ф?=а

3 81

р\

7Ь

за.

/ 1 \0.8

(6)

На рисунке 2а) кривая С2Е соответствует развитой фазе образования эмульсии (объемная форма разрушения каналов) и определяется балансом (3) с учетом слагаемого (6) при х>х«рп°в =1. Скачок Др~С2С отвечает

скачкообразному переходу к развитому режиму образования эмульсии от каналовой формы (кривая ОС).

В третьем разделе главы 2 рассмотрен механизм течения жидкостей при эмульгировании во вращающемся смесителе с зернистым слоем. Расчетная схема показана на рисунке 3. Разность давлений на границах зернистого слоя создается с помощью центробежной силы. Зернистый слой имеет значительную кривизну, и, следовательно, изменяются скорости течения жидкостей в разных слоях зернистого слоя. С учетом этого получаем энергетический баланс в виде:

А™,'®2 / , СЭ'Й^'К'ой ,( 1 1 ^

^-(1^-11?)=-=-^-=-- + р„,А02 ----- + (7)

к, у г где А, В, С, О - коэффициенты, зависящие от параметров жидкостей, зернистого слоя и независящие от радиуса г и расхода жидкостей (}.

В четвертом разделе получены выражения для определения дисперсных характеристик эмульсий. В случае поверхностного механизма

разрушения каналов диаметр капель эмульсии

случае объемного разрушения дисперсной составляющей в развитом режиме образования эмульсии диаметр капель определяется выражением:

<1* = (а/р^-^/у^ • Яе)2 • [з(1 -е)!2еУ2]4, (8)

Рисунок 3 - Схема ротора с перфорированной

оболочкой и зернистым слоем 1 - перфорированная оболочка; 2 - зернистый слой.

где е - порозность зернистого слоя, У2 - пульсационная скорость дисперсионной фазы, - кинематическая вязкость эмульсии, Яе и Яекр -числа Рейнольдса,

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований течения двух несмешивающихся жидкостей через неподвижный слой зернистого материала с целью проверки и уточнения основных теоретических положений. Для этого была разработана установка, показанная на рисунке 4.

Лабораторная установка состоит из цилиндра с поршнем I и трубы 2, соединенных гибким трубопроводом 3. Труба 2 заполнялась зернистым материалом, в качестве которого использовалась свинцовая дробь разного диаметра. Труба 2 выполнена сборной из секций стандартной длины 100 мм, что позволяло дискретно изменять от 100 мм до 400 мм длину слоя зернистых материалов, через который проходила смесь жидкостей. Гидроцилиндр 1 устанавливался на стол гидравлического пресса 4, при помощи которого изменяли скорость движения штока цилиндра. Давление измерялось манометром 5, подсоединенным к входному коллектору трубы 2.

Опыты проводились на смеси воды и масла без применения эмульгаторов. В качестве несмачивающей жидкости использовалось масло индустриальное марки И-20. Соотношение воды и масла в эмульсии составляло 1:1, 1:5. Качество эмульсии определялось по времени расслоения и дисперсности эмульсии. Дисперсность эмульсии оценивалась при помощи микроскопического анализа. Подсчет числа капель проводился по фотографиям.

При прохождении жидкостей через зернистый слой, наблюдались следующие режимы течения жидкостей:

каналовый режим течения - эмульгирование не происходит, на выходе из слоя насадки появляются две несмешанные жидкости. В случае предварительно смешанных жидкостей, может происходить разделение их на две фазы;

режим начала образования эмульсии - на выходе из слоя насадки грубая эмульсия с крупными каплями и областями не диспергированных жидкостей;

развитая фаза образования эмульсии - на выходе появляется эмульсия, дисперсная фаза полностью диспергирована и распределена в дисперсионной среде.

При проведении экспериментов определялась зависимость между скоростью прохождения смеси жидкостей через слой зернистых материалов и перепадом давления в слое.

На рисунке 5 показано сопоставление экспериментальных данных и расчетных, исходя из математической модели при каналовом режиме течения жидкостей. Опытные точки хорошо ложатся на расчетную кривую для разных длин зернистого слоя и разных соотношений исходных жидкостей.

Рисунок 5 - Сопоставление расчетных зависимостей и опытных данных при каналовом режиме течения жидкостей. Диаметр зерен слоя с!=3,25 мм а) 81:82=1:1; б) 81:82=1:5.

Сопоставление опытных данных и расчетных зависимостей при развитом режиме эмульгирования показано на рисунке 6. Область х<1 соответствует каналовому режиму течения жидкостей; область х>1 - режиму эмульгирования. Опытные точки ложатся на кривые, соответствующие своим условиям диспергирования. Для упрощения картины эмульгирования опытные данные в области развитого режима эмульгирования приведены в обобщенной форме (рисунок 6 б).

На рисунке 7 показаны кривые кинетики расслоения эмульсий, полученных при прохождении двух жидкостей (масла и воды) через зернистый слой. Анализ кривых расслоения эмульсий показывает, что при небольших скоростях течения (менее 11-10"3 м/с), соответствующих каналовому режиму течения, скорость расслаивания наибольшая. А более устойчивые эмульсии получаются при довольно высокой скорости прохождения жидкостей через слой зернистого материала (Увых= 20-10"3 м/с и более). Это говорит о том, что качественные эмульсии образуются только при достижении критических условий начала образования эмульсии (то есть при У2> У2 кр, Др>Дркр, Ке>Яекр и Ьмин)

■ 1=0,4 м,

Хкр об.=0,55

— • 1=0,3 м.

Хкр.о6.=0,67

А 1=0,2 м,

Хкр.об =0,84

— Х1.=0,115м,

— Хкр.об.=1

■ и=0,4м, Хкр=0,55 • 1=0,3м, Хкр=0,67 А 1=0,2м, Хкр=0,84 X |_=0,1м, Хкр=1

"1

I

Рисунок 6 - Сопоставление опытных данных и расчетных зависимостей при режиме эмульгирования для разных длин зернистого слоя. Диаметр зерен слоя ¿1=3,25 мм. Кривые - зависимость У=^х) для разных Х^06. Точки - опытные данные

Н в, %

'Т

-е-У=25,84е-3

60

-е-У=21,76е-3

—*-У=10,7е-3

-*-У-10,7е-03

—•— У=5,83е-3

■ Ж предварительное смешение

О

100 200 300 400 500

ъ мин

Рисунок 7 - Кривые расслоения эмульсий для Ь=0,4 м, (1=3,25 мм.

В пятом разделе главы 3 приведены экспериментальные исследования процесса получения эмульсии в центробежном смесителе с зернистым слоем. Схема центробежного смесителя - распылителя с зернистым слоем показана на рисунке 8. При работе распылителя - смесителя жидкости из внутренней камеры ротора с зернистым слоем 3 под действием центробежных сил проникают в слой зернистого материала, где происходит их диспергирование и перемешивание • из-за разрушения каналов жидкостей и развития неустойчивостей межфазных границ при турбулентном течении жидкостей. Затем жидкости попадают на наружную перфорированную оболочку ротора 3 и диспергируются на еще более мелкие капли при распыливании. Капли жидкостей собираются в нижней части корпуса распылителя - смесителя, и полученная эмульсия выводится через выходной патрубок 2.

Результаты эксперимента, проведенного на смесителе - распылителе при разных расходах и соотношениях перемешиваемых жидкостей, показали, что появление однородной эмульсии на выходе смесителя-распылителя наблюдается при числе оборотов смесителя п « 1000-1200 об/мин, что соответствует расчетам по выражению (7) при начальных условиях режима эмульгирования и служит подтверждением расчетных зависимостей.

8 8

Рисунок 8 - Лабораторный смеситель - распылитель

1 - корпус смесителя; 2 - выходной патрубок; 3 - ротор с зернистым слоем; 4 - рама;

5 - приводной вал; 6 - двигатель; 7 - кран; 8 - емкости с маслом и водой.

В четвертой главе на основании математической модели и экспериментальных исследований составлены инженерные методики расчета смесителей с зернистым слоем. На рисунке 9 показана блок-схема методики определения критических параметров начала эмульгирования (У2кр, Аркр), выше которых происходит диспергирование жидкостей с образованием эмульсии.

Оценку режима течения жидкостей через зернистый слой можно провести, используя методику, показанную на рисунке 10. В этом случае, зная расход жидкостей через слой зернистого материала и разность давлений на границах зернистого слоя, можно получить тип процесса течения жидкостей и уравнение, описывающее этот процесс.

Инженерная методика расчета смесителя - распылителя с зернистым слоем состоит в следующем.

Исходные данные: физико-химические свойства смешиваемых жидкостей, удельные содержания несмачивающеей и смачивающей в», жидкостей в конечной эмульсии и производительность смесителя

^ начало ^

I

Исходные данные: Физико-химические свойства смешиваемых жидкостей: цД р|°; ц2°, Р2°; ор параметры зернистого слоя Ь, е, <1Э; удельные содержания жидкостей:8р,

8»г.

С

Л-

конец

Рисунок 9 - Блок-схема определения начальных параметров эмульгирования

Оценка режима работы аппарата

Исходные данные: Ар, <} (или У2Ь), » 2кр, Аркр

Рисунок 10 - Блок-схема оценки режима течения жидкости через зернистый слой

Определяемые параметры:

размеры зернистого слоя (толщина слоя Ь, диаметр частиц зернистого слоя <1); режим работы смесителя - распылителя (частота вращения ротора смесителя со); мощность смесительной установки N.

Порядок расчета смесителя:

1. Задаемся толщиной зернистого слоя. Длина пути жидкости Ь должна быть не менее 0,2 м. Задаемся размерами ротора смесителя В^ и

2. Задаемся размерами частиц зернистого слоя.

Для достижения критических скоростей течения жидкостей кр= 1,7-2,2 м/с оптимальным является размер межзерновых каналов 1-3 мм, что соответствует диаметру частиц зернистого слоя <1=1,8...8 мм.

3. Определяем критическую скорость начала эмульгирования У2 кр по формуле (4) и критический перепад давления Дркр по формуле (5) для зернистого слоя с толщиной Ь=Я2-Яь

4. Из условия обеспечения требуемого расхода и критической скорости начала эмульгирования находим высоту ротора с зернистым слоем

5. Определяем критическую угловую скорость вращения ротора

смесителя для достижения режима эмульгирования сокр =

6. По выражению (7) находим частоту вращения ротора, необходимую для создания требуемого расхода жидкости. При СО > сокр учитываются все слагаемые баланса (7). Создаваемый смесителем динамический напор на

7. Мощность, потребляемую смесителем на эмульгирование и перемещение жидкостей, определяем И, = (3 • Лр, где О - секундный

Н =---

2Ькр

Рж'О) ( , ,4

границах зернистого слоя Ар = ——-- ).

объемный расход жидкостей, м3/с; Др - динамический напор на границах зернистого слоя, создаваемый смесителем.

Основные выводы и результаты работы:

1. На основании проведенных экспериментальных и теоретических исследований показана возможность эффективного получения эмульсий из двух взаимнонерастворимых жидкостей при течении их через зернистый слой. Установлено, что при достаточной интенсивности течения жидкостей через такой слой при различных скоростях течения могут существовать три режима течения: каналовый, режим скачкообразного перехода от каналового режима к течению эмульсии, развитый режим эмульгирования.

2. Выявлено существование критических значений динамического напора Лркр и скорости течения Укр, выше которых развивается неустойчивость межфазных границ и происходит образование эмульсии.

3. Разработана математическая модель процесса образования эмульсий в зернистом слое при протекании через него двух несмешивающихся жидкостей под действием градиента давления. Показано, что существует два механизма разрушения каналовой формы течения жидкостей в зернистом слое: поверхностное разрушение по сценарию Кельвина - Гельмгольца и объемное разрушение по сценарию Релея - Тейлора.

4. Предложена методика определения критических параметров начала эмульгирования при течении двух несмешивающихся жидкостей в аппаратах с зернистым слоем, выше которых возможен процесс диспергирования жидкостей и образования эмульсий, а также методика оценки режима течения жидкости через зернистый слой.

5. Получены зависимости для определения энергетических потерь во вращающемся зернистом слое и разработана инженерная методика расчета центробежного смесителя - распылителя с зернистым слоем.

6. Получены зависимости для определения размеров капель дисперсной фазы получаемой эмульсии. Показано, что на их размер оказывают влияние поверхностное натяжение на границе раздела жидкостей, соотношения расходов жидкостей, геометрические характеристики зернистого слоя и динамический напор на входе в зернистый слой.

7. На основании проведенных исследований предложены новые конструкции статического смесителя и вращающегося распылителя -смесителя с зернистым слоем, защищенные патентами на изобретения, которые рекомендованы для промышленного получения эмульсий различного назначения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Бытев Д.О., Зайцев А.И., Тарасова Н.Е. Образование и разделение эмульсий в пористых насадках // Теория и практика фильтрования. Сборник научных трудов. Международная конференция. - Иваново, 1998.-С. 97-98.

2. Галустов И.В., Чабуткина Н.Е., Бытев Д.О. Ударное разделение эмульсий // Межвузовская региональная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и докторантов: Тезисы докладов. - Яросл. гос. техн. ун-т. - Ярославль, 1997.- С. 59.

3. Готовцев В.М., Зайцев А.И., Тарасова Н.Е., Суркова Л.В. Гидростатическая устойчивость столба эмульсии // Современные проблемы математики и информатики: сборник научных трудов молодых ученых, аспирантов и студентов. - ЯГУ, Ярославль, 1997 - С.126.

4. Тарасова Н.Е., Бытев Д.О., Зайцев А.И. Разделение эмульсий в пористых системах // Вестник Яросл. госуд. техн. университета: сборник научных трудов. Вып. 1,- ЯГТУ, Ярославль, 1998. - С. 107.

5. Тарасова Н.Е., Бытев Д.О., Зайцев А.И. Образование эмульсий в зернистых насадках // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2001, т. 44, вып. З.-С. 125-128.

6. Патент 2132751 РФ, МКИ 6 В 05 В 3/02, 3/12; В 01 F 5/18. Распылитель -смеситель / Зайцев А.И., Чабуткина Н.Е., Бытев Д.О., Зайцев И.А., Сугак А.В. - опубл. 10.07.99, Бюл. № 19.

7. Патент 2132724 РФ, МКИ 6 В 01 F 5/06, 3/08. Устройство для получения эмульсий / Зайцев А.И., Чабуткина Н.Е., Сугак А.В. - опубл. 10.07.99, Бюл. №19.

8. Tarasova N.E., Bytev D.O., Zaitsev A.I. Dispersion in the system "liquid -liquid" // Book of Abstracts of the Sevententh International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems. - Zurich, I.C.Engines and Combustion Laboratory at ETN, 2001. - P. 183-184.

9. Tarasova N.E., Bytev D.O., Zaitsev A.I. Emulsion formation in grainy checkers // Book of Abstracts of the Sevententh International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems. - Zurich, I.C.Engines and Combustion Laboratory at ETN, 2001. - P. 185.

Выражаю благодарность д.т.н., профессору Д.О.Бытеву за научное консультирование при работе над диссертацией.

Лицензия ПД 00661 от 30.06.2002 г. Печ. л. 1. Заказ 224. Тираж 100. Отпечатано в типографии Ярославского государственного технического университета г. Ярославль, ул. Советская, 14 а, тел. 30-56-63.

3 3f5

p- 33 53

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Современные конструкции аппаратов для получения эмульсий

1.1.1 Статические смесители

1.1.2 Распылительные смесительные аппараты 23 1.2. Анализ математических моделей эмульгирования

1.3 Обзор исследований по течению жидкостей через слой зернистого материала

1.3.1 Течение однофазной жидкости в зернистом слое

1.3.2 Совместное течение 2-х жидкостей в зернистой среде

1.4 Выводы по главе и постановка задач исследования

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ЭМУЛЬСИЙ В ЗЕРНИСТЫХ НАСАДКАХ

2.1 Двухжидкостная модель течения несмешивающихся жидкостей в зернистых средах

2.1.1 Базовые уравнения многокомпонентных смесей

2.1.2. Стационарная одномерная модель

2.2 Образование эмульсий в зернистых насадках

2.2.1 Определение начальных условий образования эмульсий

2.2.2 Развитая фаза процесса образования эмульсий

2.3 Механизм течения жидкостей при эмульгировании во вращающемся смесителе с зернистым слоем

2.4 Определение дисперсности эмульсий

2.5 Выводы и результаты исследований по главе

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ ЧЕРЕЗ СЛОЙ ЗЕРНИСТОГО

МАТЕРИАЛА

3.1 Описание испытательного стенда и методика проведения эксперимента

3.2 Установление начальных условий образования эмульсий

3.3 Развитый режим образования эмульсий

3.4 Сводные характеристики параметров эмульсий

3.5 Экспериментальные исследования смесителя центробежного типа для получения эмульсий

3.6 Выводы по главе 118 4 МЕТОДИКИ РАСЧЕТА СМЕСИТЕЛЕЙ СО СЛОЕМ ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА

4.1 Методика расчета процесса образования эмульсий в зернистом слое

4.2 Инженерная методика расчета смесителя - распылителя с зернистым слоем

4.3 Статический смеситель с зернистым слоем

4.4 Центробежный смеситель - распылитель с зернистым слоем

4.5 Выводы по главе 136 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 137 Список использованной литературы 139 Приложения

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ а - удельная поверхность зернистого слоя, м2/м3; d - диаметр частиц зернистого слоя, м; dK - диаметр капли, м; d3 - эквивалентный диаметр каналов зернистого слоя, м; F - площадь поперечного сечения аппарата, м2; f3, X - коэффициент гидравлического сопротивления зернистого слоя, f3=X./4;

К - проницаемость зернистого слоя, см2; к - относительная проницаемость, %;

Кф - коэффициент фильтрации;

L - длина зернистого слоя, м;

NK - среднее число образующихся капель;

N - мощность, Вт;

Q, q - объемный расход жидкости, м3/с; S - удельное содержание жидкости;

Re - критерий Рейнольдса, Re =-; и d 4W

Re3 - эквивалентный критерий Рейнольдса, Re3 = 3 3 =-; u - истинная средняя скорость, и = —, м/с;

V2L - средняя скорость течения дисперсионной среды, м/с;

У2 - пульсационная скорость дисперсионной среды, м/с;

W - фиктивная скорость потока (в расчете на поперечное сечение пустого аппарата), W = us, м/с; Др - градиент давления, Па; с - порозность зернистого слоя; в2 - диссипация энергии в единице массы жидкости, Вт/кг, м3/с2; |д° - динамическая вязкость, Н-с/м2; v - кинематическая вязкость, м2/с; vT - турбулентная вязкость, м2/с; р - плотность, кг/м ; ст - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м.

Индексы: кр - критическое значение; р - масло, несмачивающая жидкость; w - вода, смачивающая жидкость; pw - эмульсия;

Эмульсии широко используются в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Различные виды аппаратов для их приготовления применяются в химической промышленности, например, для эмульсионной полимеризации, в фармацевтической - при производстве некоторых лекарственных форм, в пищевой промышленности -применительно к производству маргарина, сливочного масла и других продуктов [1], при приготовлении топливных эмульсий [2]. В металлообрабатывающей промышленности широко используются смазочно-охлаждающие жидкости [3], представляющие собой эмульсии воды в масле (масляные СОЖ) или масла в воде (водосмешиваемые СОЖ). Водомасляные эмульсии "масло в воде" с содержанием нефтяных жидкостей < 20% применяются в гидроприводах, работающих в пожароопасных условиях [4]. В дорожном строительстве сейчас широко используются битумные эмульсии [5,6].

Несмотря на использующееся в настоящее время значительное количество аппаратуры для получения эмульсий, наиболее распространенными в промышленности остаются аппараты с мешалками. Эти аппараты достаточно энергоемки и не всегда обеспечивают требуемую степень дисперсности эмульсий. Поэтому, в случаях, когда необходимо получить тонкодисперсную эмульсию, применяют гомогенизаторы и коллоидные мельницы, требующие еще больших затрат энергии "и достаточно сложные в эксплуатации.

Наиболее изученными с точки зрения физики протекающих процессов являются аппараты с мешалками различных типов. Но и применительно к таким аппаратам известные методы инженерного расчета, обеспечивая возможность приближенного расчета конструктивных и режимных параметров, не позволяют осуществить оптимальный выбор указанных характеристик с учетом конкретных особенностей процесса, конкретных видов перерабатываемых сред. В то же время и указанные методы расчета основываются на критериальном подходе.

Создание высокопроизводительной аппаратуры непрерывного действия имеет целью, в первую очередь, интенсификацию процесса получения эмульсии для обеспечения повышения ее качества. Этого можно достичь увеличением времени контакта смешиваемых жидкостей и более интенсивной турбулизацией процесса. Предварительными исследованиями установлено, что при достаточно высокой интенсивности пропускания двух несмешивающихся жидкостей через зернистые насадки можно обеспечить получение высокой степени однородности эмульсий. Создание аппаратов, использующих этот принцип, можно считать перспективным направлением в развитии техники получения эмульсий.

Целью настоящей работы является теоретическое и экспериментальное исследование процесса образования эмульсий при течении несмешивающихся жидкостей через слой зернистого материала; выявление механизма образования эмульсии; определение основных режимных параметров образования эмульсий и их дисперсных характеристик; создание эффективных конструкций аппаратов для этих целей, использующих принцип пропускания через слой зернистого материала, и разработка методики расчета их конструктивных параметров.

Научную новизну работы составляют: математическая модель образования эмульсий из двух несмешивающихся жидкостей в зернистых насадках; результаты исследования режимов течения двух жидкостей в слое зернистого материала; методика расчета критических параметров начала образования эмульсий в зернистом слое и зависимостей сопротивления зернистого слоя от различных режимов течения жидкостей.

Практическая ценность работы состоит в том, что показана возможность эффективного получения эмульсий из двух несмешивающихся жидкостей пропусканием их через слой зернистого материала. С этой целью сконструированы статический и центробежный (распыливающий) смесители непрерывного действия для получения эмульсий с зернистым слоем и разработана инженерная методика расчета таких аппаратов, позволяющая определять их конструктивные и режимные характеристики.

На защиту выносятся следующие результаты работы: результаты экспериментальных исследований режимов течения двух взаимнонерастворимых жидкостей в зернистом слое; математическая модель образования эмульсий из двух несмешивающихся жидкостей при течении их в слое зернистого материала; новые конструкции статического и распылительного смесителей для получения эмульсий, содержащих слой зернистого материала; инженерные методики расчета критических режимов начала образования эмульсии и определения режима течения жидкостей в зернистом слое; инженерная методика расчета конструктивных и режимных параметров центробежного смесителя - распылителя с зернистым слоем, которая может быть использована и для расчета статических смесителей - эмульгаторов.

Автор выражает благодарность д.т.н., профессору Д.О.Бытеву за научное консультирование при работе над диссертацией.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основании проведенных экспериментальных и теоретических исследований показана возможность эффективного получения эмульсий из двух взаимонерастворимых жидкостей при течении их через зернистый слой. Установлено, что при достаточной интенсивности течения жидкостей через такой слой при различных скоростях течения могут существовать три режима течения: каналовый, режим скачкообразного перехода от каналового режима к течению эмульсии, развитый режим эмульгирования.

2. Выявлено существование критических значений динамического напора ДрКр и скорости течения Укр, выше которых развивается неустойчивость межфазных границ и происходит образование эмульсии.

3. Разработана математическая модель процесса образования эмульсий в зернистом слое при протекании через него двух несмешивающихся жидкостей под действием градиента давления. Показано, что существует два механизма разрушения каналовой формы течения жидкостей в зернистом слое: поверхностное разрушение по сценарию Кельвина - Гельмгольца и объемное разрушение по сценарию Релея - Тейлора.

4. Предложена методика определения критических параметров начала эмульгирования при течении двух несмешивающихся жидкостей в аппаратах с зернистым слоем, выше которых возможен процесс диспергирования жидкостей и образования эмульсий, а также методика оценки режима течения жидкости через зернистый слой.

5. Получены зависимости для определения энергетических потерь во вращающемся зернистом слое и разработана инженерная методика расчета центробежного смесителя - распылителя с зернистым слоем.

6. Получены зависимости для определения размеров капель дисперсной фазы получаемой эмульсии. Показано, что на их размер оказывают влияние поверхностное натяжение на границе раздела жидкостей, соотношения расходов жидкостей, геометрические характеристики зернистого слоя и динамический напор на входе в зернистый слой.

7. На основании проведенных исследований предложены новые конструкции статического смесителя и вращающегося распылителя -смесителя с зернистым слоем, защищенные патентами на изобретения, которые рекомендованы для промышленного получения эмульсий различного назначения.

1. Стабников В.Н. Процессы и аппараты пищевых производств. М.: Агропромиздат, 1985.- 510 с.

2. Иванов В.М. Топливные эмульсии. М.: Издательство Академии наук СССР, 1962.- 216 с.

3. Малиновский Г.Т. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием.- М.: Химия, 1988. 188 с.

4. Холин К.М., Никитин О.Ф. Основы гидравлики и объемные гидроприводы. М.: Машиностроение, 1989 - 264 с.

5. Оборудование асфальтобетонных заводов и эмульсионных баз./ В.А.Тимофеев, А.А.Васильев, И.А.Васильев, В.А.Декань. М.: Машиностроение, 1989.- 256 с.

6. Эвентов И.М., Назаров В.В. Эмульсионные машины и установки. -M.-JL: Машиностроение, 1964. 144 с.

7. Клейтон В. Эмульсии, их теория и технические применения. М.: Издательство иностранной литературы, 1950. - 680 с.

8. Эмульсии. Под ред. Ф.Шермана. Пер. с англ. под ред. А.А.Абрамзона. -JI.: Химия, 1972.-448 с.

9. А.с. 1690828 СССР, МКИ В 01 F 3/08. Способ приготовления водо-топливных эмульсий./ Колосов В.В. Бюл. изобр. №42, 1991.

10. Пат. 2094106 РФ, МКИ В 01 F 3/08. Способ получения водно-дисперсных эмульсий./ Чесноков Б.П. и др. Бюл. изобр. №30, 1997.

11. Пат. 2138158 РФ, МКИ А 01 J 11/16, В 01 F 3/08. Устройство для гомогенизации жидкостей./ Грановский В.Я. Бюл. изобр. № 27, 1999.

12. Пат. 2142331 РФ, МКИ В 01 F 3/00, А 01 J 11/16. Устройство для гомогенизации и гомогенизирующая головка./ Карачевский В.Е., Карачевский И.В., Карачевский В.В. Бюл. изобр. № 34, 1999.

13. Пат. 2021848 РФ, МКИ В 01 F 5/06. Гомогенизирующий клапан для получения высокодисперсных эмульсий./ Капцов В.В., Русаков Г.Н., Файн A.M. Бюл. изобр. № 20, 1994.

14. М.Пат. 5370824 США, МКИ В 01 F 3/08, В 01 F 15/02, В 01 J 13/00. Emulsifying method and apparatus./ Nagano Hideo, Ishigami Yoshimi; Опубл. 6.12.94, №2- 311549 (Япония).

15. Formasion d'emulsions dans l'entrefer de deux cones rotatifs./ Bouvier P.G., Fournaison Laurence, Flick D.// Ing. alim. et agr. 1994 - 111, № 10-c. 677-682.

16. А.С. 1741874 СССР, МКИ В 01 F 7/10, 7/26. Роторно пульсационный аппарат./ Балабудкин М.А. и Алферова Л.И. Бюл. изобр. № 23, 1992.

17. Пат. 2019281 РФ, МКИ В 01 F 7/00. Роторный аппарат гидроударного действия "САМПО"./ Богушевский Э.М. и др. Бюл. изобр. № 17,1994.

18. Пат. 2142332 РФ, МКИ В 01 F 13/10, 7/16. Роторно пульсационный аппарат./ Шварцман Л.М. и др. Бюл. изобр. № 34, 1999.

19. А.с. 1768262 СССР, МКИ В 01 F 7/00. Роторный диспергатор./ Звездин А.К. и др. Бюл. изобр. № 38, 1992.

20. А.с. 1801565 СССР, МКИ В 01 F 7/00. Роторный аппарат./ Сергеев Г.А. и др. Бюл. изобр. № 10, 1993.

21. А.с. 1813542 СССР, МКИ В 01 F 7/00. Эмульгатор./ Петров Ю.Г. Бюл. изобр. № 17, 1993.

22. А.с. 1792732 СССР, МКИ В 01 F 7/00. Смеситель./ Петров Ю.Г. Бюл. изобр. №5,1993.

23. Проточные аппараты с роторными перемешивающими устройствами./ Онацкий П.А. и др. М.: ЦИНТИ Химнефтемаш, 1979. - 55 с.

24. Штербачек 3., Тауск П. Перемешивание в химической промышленности. Л.: Госхимиздат,1963. - 416 с.

25. Брагинский Л.Н., Бергачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах. Физические основы и инженерные методы расчета. -Л.: Химия, 1984.- 336 с.

26. А.С. 1344396 СССР, МКИ В 01 F 3/00. Способ приготовленияэмульсий и аппарат для его осуществления./ Бурминский Э.П. и др. Бюл. изобр. №38, 1987.

27. А.С. 1258465 СССР, МКИ В 01 F 3/00, В 01 D 3/20. Устройство для диспергирования несмешивающихся жидкостей./ Соколов В.Н., Яблокова М.А. Бюл. изобр. № 35, 1986.

28. А.с. 812326 СССР, МКИ В 01 F 3/10, В 01 F 11/02. Способ получения , водной эмульсии и устройство для его осуществления./ Опока П.Д.1. Бюл. изобр. № 10, 1981.

29. А.С. 2011406 РФ, МКИ В 01 F 3/00. Устройство для получения эмульсии. Бюл. изобр. № 8, 1994.

30. А.С. 1766476 СССР, МКИ В 01 F 5/00. Способ получения дисперсных систем./ Жидков И.А. Бюл. изобр. №37, 1992.

31. А.с. 1296205 СССР, МКИ В 01 F 3/00. Способ приготовления водотопливных эмульсий./ Голицинский Б.П., Коршунов О.М. Бюл.- изобр. №10, 1987.

32. Чуфаровский А.А., Галустов B.C. Современные методы и оборудование для получения жидкофазных смесей. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1990.-45 с.

33. Пат. 2040322 РФ, МКИ В 01 F 5/00, 5/04. Смеситель./ Егоров Ю.В., Белых B.C. Бюл. изобр. №21, 1995.

34. Пат. 2016641 РФ, МКИ В 01 F 5/00. Гидродинамический смеситель./ Пятков М.В. Бюл. изобр. №14, 1994.

35. А.С. 1761241 СССР, МКИ В 01 F 5/04. Устройство для полученияводотопливных эмульсий./ Фисенко В.В. и др. Бюл. изобр. № 34, 1992.

36. Пат. 2034638 РФ, МКИ В 01 F 3/00, 3/08. Способ получения дисперсных систем и аппарат для его осуществления./ Зябрев Б.Г., Мелешкин Е.А. Бюл. изобр. № 13, 1995.

37. Пат. 2079351 РФ, МКИ В 01 F 5/00. Смеситель./ Плотников С.А.,

38. Мокрушин С.П. Бюл. изобр. № 14, 1997.

39. Пат. 2072891 РФ, МКИ В 01 F 3/00, 3/08, 5/10. Жидкая эмульсия без применения эмульгатора, способ ее получения и устройство для его осуществления./ Армандо Ульрих, Вальтер X. Отт. Бюл. изобр. №4, 1997.

40. А.С. 961740 СССР, МКИ В 01 F 3/08. Статический смеситель. 1981

41. Пат. 2014879 РФ, МКИ В 01 F 5/00. Статический смеситель./ Спица В.Б. и др. Бюл. изобр. №12, 1994.

42. Пат. 2133143 РФ, МКИ В 01 F 5/00. Статический смеситель./ Кузнецов В.А., Туманян Б.П., Кузнецов П.В. Бюл. изобр. №20, 1999.

43. Пат. 2080912 РФ, МКИ В 01 F 3/00. Способ смешивания жидких или газообразных сред в потоках жидкостей и газов./ Кототкин А.И., Тюшкевич В.А. Бюл. изобр. №16, 1997.

44. А.с. 1184552 СССР, МКИ В 01 F 5/06, 3/08. Устройство для ! получения эмульсий./ Провинтеев И.В., Моргулис J1.M., Коробкова

45. Т.В. Бюл. изобр. № 38, 1985.

46. А.с. 1766477 РФ, МКИ В 01 F 5/06. Турбулизатор./ Базаров В.Г., Андреев А.В. Бюл. изобр. № 37, 1992.

47. А.с. 1738317 РФ, МКИ В 01 F 5/06. Смеситель./ Базаров В.Г. Бюл. изобр. №21, 1992.

48. Пат. 2001666 РФ, МКИ В 01 F 5/00. Гидродинамический кавитационный эмульгатор./ Кузеев И.Р. и др. Бюл. изобр. № 39-40,1993.

49. Пат. 2032455 РФ, МКИ В 01 F 5/00.Кавитационный смеситель./

50. Козюк О.В., Литвиенко А.А., Кравец Б.К. Бюл. изобр. №10, 1995.

51. Пат. 1793954 СССР, МКИ В 01 F 5/00. Кавитационный смеситель./ Козюк О.В., Литвиненко А.А. Бюл. изобр. № 5, 1993.

52. А.С. 1720695 СССР, МКИ В 01 F 5/00. Кавитационный реактор./ Козюк О.В., Петров Б.Ю., Кравец Б.К., Литвиненко А.А. Бюл. изобр. №11, 1992.I

53. А.С. 1790438 СССР, МКИ В 01 F 5/00, D 21 В 1/36. Кавитационный смеситель./ Козюк О.В., Литвиненко А.А. Бюл. изобр. №3, 1993.

54. Пат. 2032456 РФ, МКИ В 01 F 5/00. Проточно-кавитационный смеситель./ Козюк О.В., Литвиненко А.А., Березин В.В. Бюл. изобр. №10, 1995.

55. Пат. 2009709 РФ, МКИ В 01 F 5/00. Кавитационный смеситель./ Матвеенко Л.М., Калинин В.Ф. Бюл. изобр. № 6, 1994.

56. Пат. 2081689 РФ, МКИ В 01 F 5/00. Смеситель./ Булгаков Б.Б., Булгаков А.Б., Преснов Г.В. Бюл. изобр. № 17, 1997.

57. Пат. 2079350 РФ, МКИ В 01 F 5/00. Статический смеситель./ Булгаков Б.Б., Булгаков А.Б. Бюл. изобр. № 14, 1997.

58. Пат. 2081688 РФ, МКИ В 01 F 5/00. Кавитационный смеситель./ Булгаков Б.Б., Булгаков А.Б. Бюл. изобр. № 17, 1997.

59. А.С. 1768259 СССР, МКИ В 01 F 5/02, 5/18. Устройство для смешенияtжидкостей./ Федоров Н.М. и др. Бюл. изобр. № 38, 1992.

60. Пат. 2080164 РФ, МКИ В 01 F 5/04. Многоконусный струйный аппарат./ Бородин В.А. Бюл. изобр. № 15, 1997.

61. Monodisperse singl and double emulsions and producing same. Пат. 5326484 США, МКИ В 01 J 13/00./ Nakashima Tadao и др.; Miyazaki -Ken. №906282. Заявл. 29.1.92. Опубл. 5.7.94; НКИ 252/314.

62. А.с. 1057087 СССР, МКИ В 01 F 3/08. Смеситель./ Витязь П.А. и др. Бюл. изобр. № 44, 1983.

63. Пат. 2128546 РФ, МКИ В 01 F 5/00. Перемешивающее устройство./ Горшков Г.М. Бюл. изобр. № 10, 1999.

64. А.с. 1473819 СССР, МКИ В 01 F 5/02, F 02 М 25/ 02. Устройство для приготовления эмульсии, например топливоводяной эмульсии двигателя внутреннего сгорания./ Мержеевский А.В. и др. Бюл. изобр. №15, 1989.

65. Пажи Д.Г., Галустов B.C. Основы техники распыливания жидкостей. -М.: Химия, 1984.-256 с.

66. Чохонелидзе А.И., Галустов B.C., Холпанов Л.П., Приходько В.П. Справочник по распиливающим, оросительным и каплеулавливающим устройствам. М.: Энергоатомиздат, 2002. -608 с.

67. Холин Б.Г. Центробежные и вибрационные грануляторы плавов и распылители жидкостей. М.: Машиностроение, 1977. - 182 с.

68. А.с. 1151319 СССР, МКИ В 01 В 3/02, 3/12. Объемный центробежный распылитель./ Мусташкин Ф.А., Сосков В.Н., Маминов О.В. Опубл. 23.04.85. Бюл. № 15.

69. Брагинский JI.H., Белевицкая М.А. О дроблении капель при механическом перемешивании в отсутствие коалесценции. // Теорет. основы хим. технологии. 1990. - т. 24, № 4. - С. 509 - 516.

70. Брагинский Л.Н., Белевицкая М.А. О влиянии вязкости на диспергирование капель в аппаратах с мешалками. // Теорет. основы хим. технологии. 1991. - т.25, № 6. - С. 843 - 852.

71. Барабаш В.М., Смирнов Н.Н. Перемешивание в жидких средах (обзор). // Журнал прикладной химии. 1994. - т. 67, вып. 2. - С. 196 -203.

72. Белевицкая М.А., Барабаш В.М. Получение устойчивых эмульсий в аппаратах с мешалками. // Теорет. основы хим. технологии. -1994. т. 28,№4.-С. 324-327.

73. Зимин А.И. Расчет размера частиц при кавитационном диспергировании жидких гетерогенных сред на основе теории перколяции. // Теорет. основы хим. технологии. 1997. - т. 31, № 2. -С.117 — 121.

74. Султанов Ф.М., Ярин А.А. Перколяционная модель процесса диспергирования и взрывного дробления жидких сред: распределение капель по размерам. // Журнал прикладной механики и технической физики. 1990. - № 5. - С. 48 - 54.

75. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред в 2 ч.. М.: Наука, 1987. - Ч. 1 - 464 е., Ч. 2 - 359 с.

76. Брагинский JT.H., Бегачев В.И. // Теорет. основы хим. технологии. -1969.-т. 3, № 1. С. 103- 109.

77. Островская Э.Н., Шкляр Ю.Л., Мануйко Г.В. Стохастическая модель процесса эмульгирования в реакторе периодического действия.// Химическая промышленность. 1995. - № 2. - С. 44 - 46.

78. Павлушенко И.С., Янишевский А.В. О величине поверхности раздела фаз при механическом перемешивании взаимонерастворимых жидкостей. // Журнал прикладной химии. 1959. - т.32, № 7. - С. 1495.

79. Mohr Rarl Heinz. Zur Dispergierung in Turbulenz feldern hoher Energiedichte./ Chem. Techn. - 1984. - №4, 36. - S. 157 - 159.

80. Крехова М.Г., Минскер C.K., Минскер K.C. Влияние вязкости несмешивающихся жидкостей на формирование эмульсий из растворов каучуков. // Теорет. основы хим. технологии. 1995. - т. 29, № 5. - С. 496 - 499.

81. Lam Andrew, Sathyagal A.N., Kumar Sanjeev, Ramakrishna D. Maximum stable drop diameter in stirred dispersions. // AICHE Journal. 1996. - 42. -P. 1547- 1552.

82. Kuriyama Masafumi, Ono Minobu, Tokanai Hideki, Konno Hirotaka. The number of daughter drops formed per break up of a highly viscousmother-dropin turbulent flow. // J. Chem. Eng. Jap. 1995. - 28, № 4. -P. 477 479.

83. Шейдеггер А.Э. Физика течения жидкостей через пористые насадки. М.: Гостоптехиздат, 1960, - 252 с.

84. Коллинз Р. Течение жидкостей через пористые материалы. М.: Мир, 1964, - 350 с.

85. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. JL: Химия, 1968, - 512 с.

86. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. Л.: Химия, 1979, - 176 с.

87. Аравин В.И., Нумеров С.Н. Теория движения жидкостей и газов в недеформируемой пористой среде. М.-Л.:Гостехиздат, 1953, - 616 с.

88. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической технологии. Д.: Химия, 1982, - 288 с.

89. Протодьяконов И.О., Чесноков Ю.Г. Гидромеханические основы процессов химической технологии. Д.: Химия, 1987, -360 с.

90. Forhheimer Р. / Z. Ver. deuts. Ing. 1901. - V.45. - P. 1782.

91. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1981. - кн. 1. - 384 с.

92. Матрос Ю.Ш. Нестационарные процессы в каталитических реакторах. Новосибирск: Наука, 1982, - 258 с.

93. Коновалов А.Н. Задачи фильтрации многофазной несжимаемой жидкости. Новосибирск: Наука, 1988, - 166 с.

94. Буевич Ю.А., Мамбетов У.М. К теории совместной фильтрации несмешивающихся жидкостей. // Инженерно физический журнал. -1991.-т. 60,№ 1.-С. 98- 107.

95. Кадет В.В., Селяков В.И. Перколяционная модель равновесной трехфазной фильтрации.// Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1989.-№ 1.- С. 109.

96. Глушко С.П., Кадет В.В., Селяков В.И. Перколяционная модель двухфазной равновесной фильтрации в среде с микрогетерогенной смачиваемостью.// Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. -1989.-№5. -С. 86.

97. Кузнецов В.В., Бочаров О.Б., Витовский О.В. Вязкостное языкообразование в пористой среде.// Гидродинамика и тепломассообмен в неподвижных зернистых слоях. Сборник научных трудов. АН СССР. Сиб. отд. Институт теплофизики, 1991. С.41 -70.

98. Носков М.Д., Рылин А.В. Стохастическое моделирование развития неустойчивости Тейлора при фильтрации жидкостей в пористой среде. // Инженерно физический журнал. - 2000. - т. 73, № 2.

99. Витовский О.В., Кузнецов В.В., Накоряков В.Е. Устойчивость фронта вытеснения и развитие "языков" в пористой среде.// Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1985. - № 5. - С. 101.

100. Buckley S.E., Leverett М.С.//Trans. AIME, 1942, 146, p. 107.

101. Маскет M. Течение однородных жидкостей через пористые среды. Пер. с англ., Гостоптехиздат, 1949. - 627 с.

102. Ю1.Комасава И. и др. Модель перемешивания дисперсной фазы в насадочных слоях при противоточном контакте жидкости с жидкостью.// Перевод с японского языка.// Кагаку когаку. 1966. - т. 30, №3. - С. 237 -245.

103. Soo Н., Radke C.J. A filtration model for the flow of dilute, stable emulsion in porous media. I. Theory.// Chem. Eng. Sci. 1986. -Vol. 41, №2.-P. 263-272.

104. Зейгарник Ю.А., Поляев B.M. Теплообмен и гидродинамика двухфазных сред в условиях вынужденного движения в пористых структурах.// Инженерно физический журнал. - 2000. - т. 73, № 6.

105. Романова М.Н. Расчет роторно-ленточного оборудования для образования и разделения эмульсий. Дис. канд. техн. наук. Ярославль, ЯГТУ, 2000. 189 с.

106. Бай Ши - И. Турбулентное течение жидкостей и газов. - М.: Издательство иностранной литературы, 1962. - 344 с.

107. Турбулентность. Принципы и применение. М.: Мир, 1980. - 535 с.

108. Тарасова Н.Е., Бытев Д.О., Зайцев А.И. Образование эмульсий в зернистых насадках.// Известия вузов. Химия и химическая технология. 2001, т. 44, вып. 3 - С. 125-128.

109. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1965.-608 с.

110. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М.: Физматгиз, 1953. - 788 с.

111. Шкоропад Д.Е., Новиков О.П. центрифуги и сепараторы для химических производств. М.: Химия, 1987. - 256 с.

112. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. В 2-х книгах. М.: Химия, 1995. - 400 с.

113. Тарасова Н.Е., Бытев Д.О., Зайцев А.И. Разделение эмульсий в пористых системах.// Вестник Яросл. госуд. техн. университета: Сборник научных трудов. Вып. 1.- ЯГТУ, Ярославль, 1998. С. 107.

114. Пат. 2132724, МКИ 6 В 01 F 5/06, 3/08. Устройство для получения эмульсий./ Зайцев А.И., Чабуткина Н.Е., Сугак А.В. Опубл. 10.07.99. Бюл. №19.

115. Пат. 2132751, МКИ 6 В 05 В 3/02, 3/12; В 01 F 5/18. Распылитель-смеситель./ Зайцев А.И., Чабуткина Н.Е., Бытев Д.О., Зайцев И.А., Сугак А.В. Опубл. 10.07.99. Бюл. № 19.