Hydrodynamic mixer operation by biodiesel production from jatropha oil

• Published in: Agricultural Machinery and Technologies no. 3; pp. 21 - 25
• Main Authors: Hoang Nghia Dat, Don State Technical Univ., Rostov-on-Don (Russian Federation), Parkhomenko, G.G, Pakhomov, V.I, Rykov, V.B, Byr'ko, S.I, Bozhko, I.V., North-Caucasian Research and Development Inst. of Agricultural Engineering and Electrification, Rostov Region (Russian Federation)
• Format: Journal Article
• Language: Russian
• Published: 2015
• Subjects: ACEITES VEGETALES; BIOCARBURANT; BIOCARBURANTE; BIOFUELS; FEDERACION DE RUSIA; FEDERATION DE RUSSIE; HIDRODINAMICA; HUILE VEGETALE; HYDRODYNAMICS; HYDRODYNAMIQUE; JATROPHA; MELANGEUR; MEZCLADORAS; MIXERS; PLANT OILS; RUSSIAN FEDERATION
• ISSN: 2073-7599

A process of functioning of the hydrodynamic mixer which mixes streams of biodiesel fuel from Jatrofa oil of the increased acidity with carbon dioxide for its washing was considered. The regularities revealing interrelation of parameters (diameter and length of the mixing camera), and the modes (pressure and stream speed) with properties of the environment (dynamic viscosity, density, elasticity) and power indicators of process (intermixing capacity) were obtained. On the basis of a method of similarity and dimensions of physical quantities the criterion of stream turbulence was received, modes were determinate, the optimal diameter of the mixing camera (30-35 mm) was recommended. Stream pressure decrease and intermixing capacity at increase in pipeline diameter were established. When diameter is more than 30 mm, so pressure intensity modification is the smallest and dependence becomes like linear function. The intermixing capacity increases most intensively (by 1.5 times) with reduction of mixing camera length from 15 to 10 mm and it ceases to decrease at 30-35 mm. When pressure on a cut of a nozzle corresponds to critical, carbon dioxide in the mixing camera gets liquid properties, dissolving in biofuel, and mix becomes quasihomogeneous. The revealed criterion of stream change modes from supersonic in the subsonic allowed defining a condition of quasiuniformity of mix. The thus formed supersonic stream "liquid-gas" is transformed in subsonic, accompanied at an acoustic effect of cavitation with a jump of intermixing due to an isentropic rise in pressure. There were proved physical and chemical data of process of cavitational impact of carbon dioxide on biodiesel fuel as a result of which properties of the environment improve owing to structuring molecules of the solution that positively influences mixing. A design of a hydrodynamic mixer was recommend. Рассматривали процесс функционирования гидродинамического смесителя, осуществляющего смешивание потоков биодизельного топлива из ятрофового масла повышенной кислотности с углекислым газом для его промывки. Получили закономерности, раскрывающие взаимосвязь параметров (диаметра и длины камеры смешивания) и режимов (давление и скорость потока) со свойствами среды (динамическая вязкость, плотность, упругость) и энергетическими показателями процесса (мощность перемешивания). На основании метода подобия и размерностей физических величин получили критерий турбулентности потока, рассчитали режимы, рекомендовали оптимальный диаметр камеры смешивания (30-35 мм). Установили снижение давления потока и мощности на перемешивание при увеличении диаметра трубопровода. Определили наименьшую интенсивность изменения давления при диаметре более 30 мм, где зависимость приобретает характер линейной функции. Получили закономерность изменения мощности на перемешивание, которая наиболее интенсивно возрастает (в 1,5 раза) с уменьшением длины камеры смешивания с 15 до 10 мм и перестает снижаться при 30-35 мм. Обосновали режим (давление на срезе сопла соответствует критическому), при котором углекислый газ приобретает в камере смешивания свойства жидкости, растворяясь в биотопливе, а смесь становится квазиоднородной. Выявленный критерий смены режимов потока из сверхзвукового в дозвуковой позволил определить условие квазиоднородности смеси. Формируемый при этом сверхзвуковой поток "жидкость–газ" трансформируется в дозвуковой, сопровождаемый при акустическом эффекте кавитации прыжком перемешивания за счет изоэнтропного скачка давления. Обосновали физико-химические данные процесса кавитационного воздействия углекислого газа на биодизельное топливо, в результате которого улучшаются свойства среды вследствие структуризации молекул раствора, что положительно влияет на смешивание. Предложили конструкцию гидродинамического смесителя.