DE3041555C2

DE3041555C2 - Verfahren zur aerodynamischen Gewinnung von flüssigen oder festen dispersen Aerosolen

Info

Publication number: DE3041555C2
Application number: DE3041555A
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Sergeevi&cacute; &Ccaron;egolja; Vladimir Vasiljevi&ccaron; &Ccaron;i&scaron;ov; Viktor Ivanovi&ccaron; Jakov; Vladimir Andreevi&ccaron; Malych; Nikolaj Ivanovi&ccaron; Kalinin Pirog
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT SINTETICESKICH VOLOKON KALININ SU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT SINTETICESKICH VOLOKON KALININ SU
Priority date: 1980-11-04
Filing date: 1980-11-04
Publication date: 1984-12-06
Also published as: DE3041555A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur aerodynamischen Gewinnung von flüssigen oder festen dispersen Aerosolen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einem solchen, aus der DE-PS 9 27 920 bekannten Verfahren wird Flüssigkeit an die Außenfläche eines aus einer Düse mit hoher Geschwindigkeit austretenden Gasstroms geführt. Aufgrund der Differenz der Geschwindigkeiten erfolgt eine primäre Zerstäubung des Stroms in Tropfen. Der gebildete Gas-Flüssigkeits-Strom prallt auf ein Hindernis auf, was zu einer weitergehenden Dispergierung der Flüssigkeitsteilchen führt Durch den Aufprall auf das Hindernis wird jedoch ein sich ausdehnender Gasstrom gebildet, dessen Geschwindigkeit rasch abnimmt. Die Energie des Aufpralls isi gering, so daß nur eine grobe Dispergierung der Flüssigkeit erfolgt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, mit minimalem Energieaufwand und einstellbarem Dispersionsgrad Aerosole mit sehr geringen Teilchengrößen und einem engen Teilchengrößenspektrum zu gewinnen.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die disperse Zusammensetzung eines flüssigen oder festen Aerosols im gewünschten Bereich zu erhalten. Durch Änderung der Geschwindigkeit der symmetrischen Gasstrahlen läßt sich der Dispergierungsgrad bzw. Zcrkleinerungsgrad im Sinne einer Verringerung oder Vergrößerung der Teilchenmaße regeln, wobei eine Zerkleinerung auf Teilchengrößen von unter 1 μπι stattfinden kann und dies in einem engen Dispersitätsbcrcich. Außerdem ist der erforderliche Energieaufwandgering.

Das Gas wird durch eine Düse geleitet, in der ein Gasstrahl, im folgenden Hauptstrahl, formiert wird. Der Austrittszonc des Gases aus der Düse wird ein zu dispcrgicrcndes Material in Form einer Flüssigkeit bzw. von festen Teilchen zugeführt. Im Strahlmund erfolgt bei einer Gasgeschwindigkeit von 10 bis 100 m/s eine vorläufige Dispcrgicrung der Flüssigkeit bzw. der festen Teilchen, welche vom Gasstrahl mitgerissen und zum Hindernis beiordert werden. Der die Flüssigkeit bzw. die festen 7'cilchen tragende Strahl wird durch andere Gasstrahlen symmetrisch zusammengedrängt. Diese Gasstrahlen treten mit Geschwindigkeiten von 100 bis 320 m/s aus Düsen aus. die in bezug auf die Düse, aus der der Hauptgasstrahl ausströmt, so angeordnet sind, daß ein homozentrisches Zusammenlaufen der Gasstrahlen am Hindernis unter einem Winkel von 30° bis 90° gewährleistet ist. Dabei wird der Hauptstrahl ohne wesentliche Reibungsverluste verengt und beschleunigt. Die mit ihm beschleunigten Flüssigkeitsteilchen bzw.

to die Teilchen eines festen Stoffes treffen auf das Hindernis auf, wo ihre endgültige Dispergierung auf eine vorgegebene Dispersität erfolgt. Die Dispersität wird durch Veränderung des Verhältnisses der Geschwindigkeiten der symmetrisch zusimmendrängenden Gasstrahlen und des Hauptgasstrahls reguliert

Anhand von Beispielen wird die Erfindung weiter erläutert

Beispiel 1

Einer Düse mit einem Austrittsdurchmesser von 3 mm wird Luft mit einer Temperatur von 20°C zugeführt. Die Ausströmgeschwindigkeit der Luft aus der Düse beträgt 90 m/s. Gleichzeitig wird der Düse Wasser zugeführt. Die zugeführte Wassermenge beträgt 5 kg/h. Der die Flüssigkeit tragende Gasstrahl wird durch vier symmetrische Luftstrahlen zusammengedrängt, deren Austrittsgeschwindigkeil 110 m/s beträgt. Die Düsen, aus denen diese Gasstrahlen ausströmen, sind so angeordnet, daß die Gasstrahlen in einem Punkt homozentrisch zusammenlaufen. Der Zusammenlaufwinkel der axialen Komponenten der Gasstrahlen beträgt 30°. Im Zusammenlaufpunkt der Gasstrahlen ist eine gehärtete Stahlkugel mit einem Durchmesser von 18 mm angebracht.

Das gewonnene flüssige Aerosol besitzt eine disperse Zusammensetzung von 5 bis 20 μιτι. Ein bei gleichen Ausgangsbedingungen nach dem bekannten Verfahren gewonnenes Aerosol aus Wasser und Luft besitzt eine disperse Zusammensetzung von 30 bis 100 μιτι.

^ Beispiel 2

Einer Düse mit einem Austrittsdurchmesser von 2 mm wird Luft mit einer Temperatur von 2O⁰C zugeführt. Die Ausströmgeschwindigkeit der Luft aus der Düse beträgt 15 m/s. Gleichzeitig werden der Düse 2 kg/h 10-prozentige Glyzerinlösung zugeführt. Der die Flüssigkeit tragende Gasstrahl wird durch sechs symmetrische Luftstrahlen zusammengedrängt, deren Austrittsgeschwindigkeit 300 m/s beträgt. Die Düsen, aus denen diese Gasstrahlen ausströmen, sind so angebracht, daß ihre Achsen in einem Punkt homozentrisch zusammenlaufen, wobei der Zusammenlaufwinkel! der axialen Komponenten der Gasstrahlen 58° beträgt. Im Zusammenlaufpunkt dieser Strahlen ist eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 10 mm angebracht. Das gewonnene flüssige Aerosol besitzt eine disperse Zusammensetzung von 0,5 bis 1 μηι.

Beispiel 3

Einer Düse mit einem Austrittsdurchmesser von 0,5 mm wird Stickstoff mit einer Temperatur von 15⁰C zugeführt. Die Ausströmgeschwindigkeit des Stickstoffs aus der Düse beträgt 50 m/s. Gleichzeitig werden der Düse 0,8 kg/h Buttersäure zugeführt. Der die Flüssigkeit tragende Strahl wird durch drei symmetrische

Stickstotistrahlen zusammengedrängt, deren Austrittsgeschwindigkeit 300 m/s beträgt. Die Düsen, aus denen diese Gasstrahlen ausströmen, sind so angeordnet, daß die Strahlen in einem Punkt homozentrisch zusammenlaufen, wobei der Zusammenlaufwinkel der axialen s Komponenten der Strahlen 40° beträgt Im Zusammenlaufpunkt der Strahlen ist eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 6 mm angebracht Das gewonnene flüssige Aerosol besitzt eine disperse Zusammensetzung von 3 bis 8 μιη. ic

Beispiel 4

Einer Düse von 4 mm Durchmesser wird Luft mit einer Temperatur von 20°C zugeführt, die Ausströmgeschwindigkeit der Luft aus der Düse beträgt IGO m/s. Der Austrittszone der Luft aus der Düse wird Titandioxid mit durchschnittlicher Teilchengröße und als Agglomerat von bis 100 μιη zugeführt. Der die festen Teilchen tragende Gasstrahl wird durch vier symmetrische Luftstrahlen zusammengedrängt die aus den Düsen mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 320 m/s ausströmen. Die Düsen sind so angeordnet, daß die Luftstrahlen in einem Punkt homozentrisch zusammenlaufen, wobei der Zusammenlaufwinkel der axialen Komponenten dieser Strahlen 30° beträgt. Im Zusammenlaufpunkt der Strahlen ist eine Titankugel mit einem Durchmesser von 20 mm angebracht. Das gewonnene Aerosol besitzt eine disperse Zusammensetzung von 0,5 bis 1 μιη.

Beispiel 5

Einer Düse von 5 mm Durchmesser wird Luft mit einer Temperatur von 25° C zugeführt, die Ausströmgeschwindigkeit der Luft aus der Düse beträgt 150 m/s. Der Austrittszone der Luft aus der Düse werden 5 kg/h eines lonenaustauschharzes mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 mm zugeführt. Der die festen Teilchen tragende Strahl wird durch acht symmetrische Luftstrahlen gestaucht, die mit einer Geschwindigkeit κ von 300 m/s ausströmen. Die Düsen, aus denen die äfcht Luftstrahlen austreten, sind so angeordnet, daß die Luftstrahlen in einem Punkt homozentrisch zusammenlaufen, wobei der Zusammenlaufwinkel der axialen Komponenten dieser Strahlen 90° beträgt. Im Zusammen- laufpunkt der Strahlen ist eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 30 mm angebracht. Das gewonnene Aerosol besitzt eine disperse Zusammensetzung von 1 bis 5 μιη.

Vergleichsweise wird ein Ionenaustauschharz mit durchschnittlicher Teilchengröße von 1 mm auf einer Strahlzerkleinerungsanlage mit flacher Mahlkammer zerkleinert. Der Druckluftverbrauch beträgt 300 mVh bei einer Lufttemperatur von 2O⁰C, wobei die Luft mit einem Überdruck von 7 bar zugeführt wird. Die Entnahme des festen dispersen Aerosols erfolgt kontinuierlich in einer Menge von 10 kg/h. Die hierbei erzielte disperse Zusammensetzung des Mahlprodukts beträgt 5 bis 20 μιη.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur aerodynamischen Gewinnung von flüssigen oder festen dispersen Aerosolen durch Kontaktierung der zu dispergierenden flüssigen bzw. festen Teilchen mit einem Gasstrahl und durch nachfolgende Beförderung dieser Teilchen durch den Gasstrahl bis zu ihrem Auftreffen auf ein Hindernis, dadurch gekennzeichnet, daß der die flüssigen bzw. festen Teilchen befördernde Gasstrahl mittels dazu symmetrisch strömender Gasstrahlen, die homozentrisch unter einen Winkel von 30 bis 90° an dem Hindernis zusammenlaufen, zusammengedrängt wird, wobei die Austrittsgeschwindigkeit der symmetrisch strömenden Gasstrahlen um das 1,2- bis 20fache größer ist als die Strömungsgeschwindigkeit des die flüssigen bzw. festen Teilchen befördernden Gasstrahls.