Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности
Электрогидравлические эмульгаторы и деэмульгаторы
Электрогидравлические удары способны весьма эффективно и быстро смешивать между собой в виде высокодисперсных эмульсий самые разнообразные вещества, которые затем могут долгое время не расслаиваться [5, 7, 19, 45]. Достигаемая дисперсность эмульсий зависит как от свойств самих смешиваемых компонентов, так и от энергии, затраченной на изготовление эмульсии, а при заданной энергии импульса — от времени обработки ее воздействием электрогидравлического эффекта. Эмульсии двух или нескольких несмешивающихся жидкостей могут быть получены различными способами, каждый из которых осуществляется с помощью специального устройства.
Электрогидравлические удары, диспергирующие жидкости в эмульсии, могут осуществляться как внутри объема самих смешиваемых жидкостей, так и вне его [45]. Учитывая, что многие жидкости (в том числе и вода) при электрогидравлическом воздействии претерпевают значительные химические изменения, осуществление электрогидравлических ударов внутри объема жидкостей может оказаться нежелательным. В этом случае электрогидравлические удары осуществляют в объеме вспомогательной жидкости (обычно воды), отделенной от объема, занятого смешиваемыми жидкостями, какой-либо эластичной мембраной (например, резиновой или из гофрированного металла).
На рис. 6.1, а представлен электрогидравлический эмульгатор для получения эмульсий, в которых электрогидравлический удар осуществляется в объеме одной из жидкостей (более тяжелой), на поверхность которой налита вторая (более легкая) жидкость. Устройство работает в непрерывном режиме, для чего в него постоянно вводятся смешиваемые жидкости, выводится образующаяся эмульсия.
На рис. 6.1, б изображено устройство для непрерывного получения эмульсий с разделением эластичной резиновой мембраной объемов, занятых смешиваемыми жидкостями и вспомогательной жидкостью, в которой осуществляются электрогидравлические удары.
Для экстрагирования компонента из твердых тел с образованием эмульсии разработаны устройства, приведенные на рис. 6.2, а (для твердых тел, всплывающих в данной жидкости) и на рис. 6.2, б (для твердых тел, тонущих в данной жидкости). Устройство, приведенное на рис. 6.2, б, выполнено с отделением рабочего объема со вспомогательной жидкостью эластичной мембраной.
|
|
Рис. 6.1. Электрогидравлические эмульгаторы: а— без мембраны; б — с мембраной;
I -- крышка; 2 — объем, заполненный более легкой жидкостью; 3 — отвод готовой эмульсии; 4 — объем, заполненный более тяжелой жидкостью; 5, 6 — патрубки для подачи тяжелой и легкой жидкостей соответственно; 7 — мембрана; 8 — отвод и подвод рабочей жидкости; 9 — объем, заполненный рабочей жидкостью (водой)
|
|
|
Рис. 6.2. Электрогидравлические экстракторы-эмульгаторы: а — без мембраны; Б — с мембраной; 1 — электроды; 2 — сетка выводных отверстий в корпусе; 3 — приемный буикер; 4 — выводной патрубок; 5 — подвод жидкости и обрабатываемого материала; 6 — мембрана |
Устройство, изображенное на рис. 6.2, а, целесообразно применять, например, для получения масла из всплывающего исходного сырья (в частности, из семян хлопка [44]). Под действием электрогидравлических ударов содержащееся в твердом сырье масло переходит в воду, образуя эмульсию, и одновременно стерилизуется. Затем из полученной эмульсии обычными приемами (например, сепарацией) извлекается масло.
Для получения жира из тонущего сырья (например, из животных тканей) может быть использовано устройство, изображенное на рис. 6.2. б, в котором сырье отделено от зоны разряда эластичной мембраной' [45]. Выделяющийся из сырья жир переходит в воду, образуя эмульсию. Затем жир извлекается из эмульсии обычными - способами.
Электрогидравлической обработкой можно получать стойкие эмульсии самых различных веществ, например бензин — вода, китовый жир — вода и т. п., можно также гемогенизировать обычное молоко. Некоторые эмульсии, полученные этим путем, не расслаиваются годами. Так, эмульсия с составом: 6 л воды на 7л нефти, полученная электрогидравлическим эмульгированием на режиме: (7 = 40 кВ; С = 0,1 мкФ; /р = 30 мм, не расслаивается в течение трех лет и более.
Электрогидравлический способ получения эмульсий чрезвычайно перспективен для получения стерильных эмульсий. В одном из опытов полученная электрогидравлическим эмульгированием эмульсия из подсолнечного масла и воды в количестве до 20 см вводилась в кровь подопытными кроликам. Из 14 подопытных животных ни один не погиб, хотя исходные продукты были далеко нестерильны (водопроводная вода, разливное масло). Отсюда можно сделать вывод не только о высокой дисперсности полученной эмульсии (ее частицы беспрепятственно прошли через капилляры), но и об обеззараживающем действий электрогидрав - лического эмульгирования.
С целью повышения КПД электрогидравлических устройств для эмульгирования и перемешивания материалов была разработана установка, использующая вакуум кавитационной полости. В этой установке один из электродов выполнен полым, через него в зону наиболее эффективного воздействия — непосредственно в кавитационную полость — подается материал. Усилить Эмульгирующее действие электрогидравлического эффекта можно также кумулятивным действием сверхвысоких давлений. Для этого среду, в которой осуществляется электрогидравлическая обработка, подвергают сжатию при помощи теплового взрыва фокусирующих взрывающихся тепловых элементов, выполненных, например, в виде конуса [98].
Повысит эмульгирующее действие электрогидравлического эффекта и специальная форма рабочей камеры (рис. 6.3), расположение электродов на определенной глубине, обеспечивающей выброс жидкости (использование эффекта воздушной кавитации
[43]), а также установление над жидкостью перегородки с приспособлением, позволяющим изменять угол ее наклона к поверхности жидкости.
|
Рис. 6.3. Электрогидравлический эмульгатор, использующий метод воздушной кавитации: / — отражатель; 2 — уровень рабочей жидкости; 3 — электроды |
Электрогидравлическое эмульгирование и экстрагирование лекарственных веществ из растительного сырья успешно применяются в Болгарии. Процесс эмульгирования наиболее эффективен в непосредственной близости от. зоны разряда, но эффективность эмульгирования быстро падает с удалением от зоны разряда. Опытным путем установлено, что при дальнейшем увеличении расстояния от зоны разряда эффект эмульгирования не только полностью исчезает, но и сменяется обратным процессом — деэмульгированием.
|
Рис. 6.4. Электрогидравлический деэмульгатор: / — отвод легкого компонента; 2 — объем, занятый разделяемой эмульсией; 3—мембрана; 4— отвод тяжелого компонента; 5 — подача эмульсии; 6 — всплывающий, более легкий, компонент |
Таким образом, наливая эмульсию в удлиненный сосуд, в нижней части которого осуществляются электрогидравлические удары, можно получить в его верхней части постепенное расслоение этой эмульсии на составляющие ее компоненты. Процесс деэмульгирования может быть осуществлен и как непрерывный. На рис. 6.4 приведено устройство для непрерывного деэмульгирования. Эмуль - ' сия, непрерывно подаваемая в корпус устройства Ьо трубопроводу и подлежащая разделению, поступает в среднюю часть деэмульгатора и разделяется в нем. Более легкий компонент, всплывая, удаляется по трубопроводу, расположенному в верхней части устройства, более тяжелый, собираясь внизу, удаляется по трубопроводу, расположенному в нижней его части. Разряд осуществляется в вспомогательной жидкости, которая отделена от рабочего объема эластичной мембраной [5, 45].
