Наиболее часто для приготовления ВТЭ (диспергации, гомогенизации)предлагаются смесители роторного типа. Но при их использовании выясняется, что приготавливаемые смеси топлив, эмульсии не обладают достаточной однородностью размерного ряда частиц, смешиваемые компоненты не равномерно распределены в объеме конечного продукта, что оказывает непосредственное влияние на эффективность их применения в энергетических установках. Для того чтобы выяснить причины неэффективной работы роторных смесителей, необходимо произвести анализ реализуемых в оборудовании гидродинамических процессов, исследовать параметры состояния взаимодействующих потоков.

Процесс диспергирования частиц водной фазы, остаточных фракций нефтепереработки в смесителях роторного типа, осуществляется в каналах между вращающимся ротором и статором. Обычно, между поверхностями ротора и статора устанавливается зазор, в пределах 1 мм. Для обеспечения работы роторного смесителя, в режиме приготовления эмульгированного топлива, в его объем отдельным насосом подают, мазут, воду. Объединенный поток, смешиваемых компонентов от насоса, через радиальные каналы ротора, поступает в кольцевой канал между статором и ротором. На входе в каналы поток изменяет направление движения на 90°, при этом возрастает гидродинамическое сопротивление, что ведет к значительной потере давления и соответственно скорости потока.

Поэтому в пристеночном слое жидкости, примыкающего к неподвижной стенке канала, сосредотачиваются наиболее плотные, имеющие повышенную вязкость, остаточные фракции нефтепереработки, а возле поверхности, вращающегося ротора, концентрируются более легкие фракции. Недостаточное сопротивление движению потока, в пристеночных областях канала, приводит к ослаблению взаимодействия между молекулами жидкости. Следовательно, при недостаточном напряжении в слоях, переход потока смешиваемых жидкостей, в турбулентный режим течения, не произойдет.

Гидродинамические процессы в двухроторном смесителе.

В смесителях, снабженных двумя вращающимися в противоположных направлениях роторами, гидродинамические процессы, дезинтегрированы еще в большей степени.

Перемещение, смешивание водной фазы с топливом, в канале между роторами, осуществляется за счет энергии потока, поступающего от стороннего насоса.

Находящаяся в пристеночных слоях жидкость, на молекулярном уровне взаимодействует с поверхностью роторов, под воздействием центростремительной силы уплотняется на внутренней поверхности внешнего ротора. Молекулы, взаимодействующие с поверхностью противоположно вращающегося ротора, под воздействием центробежной силы, подвергаются растягивающим усилиям. Энергия, переданная от роторов, пристеночным слоям жидкости, сохраняется в виде кинетической энергии, противоположно вращающихся, масс жидкости. Поступающий в пространство между роторами двухкомпонентный поток, смешиваемых жидкостей, для повышения степени дисперсности водной фазы, остаточных фракций нефтепереработки, необходимо перевести в турбулентный режим. При этом длина канала, время и энергия потока, должны быть достаточными для преодоления сил инерционного сопротивления пристеночных слоев. Принцип осуществления гидродинамических процессов, в коаксиальном канале смесителя с одним ротором, характерен и для двухроторного смесителя. Но с увеличением относительной скорости перемещения роторов, время подачи и отвода смешиваемых жидкостей, из коаксиальных каналов, по сравнению с однороторными смесителями, сокращается в два раза. Следовательно, преобразование потока в турбулентный режим движения в канале, между роторами, вследствие отсутствия для этого условий, не происходит.

В ламинарном же потоке измельчение водной фазы, можно осуществить только в пристеночных слоях потока, где градиент изменения скорости имеет максимальное значение.
За счет сдвига слоев водная фаза вытягивается в нити, которые при соответствующем значении сил, поверхностного натяжения, преобразуются в сферические глобулы. В центральной области потока, где скорость потока постоянная, водная фаза не измельчается, и в слоевом виде или в виде крупных капель, поступает в отводящий трубопровод.