КАМЕРА СМЕШЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК B01F5/06 

Изобретение относится к устройствам для смешения турбулентных потоков жидкостей или газов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например, химической, нефтехимической, для приготовления смесей высокого качества.

Известен смеситель [1] , содержащий распределители, погруженные в проточную часть корпуса, U-образные пластины, установленные с возможностью перемещения. Устройство позволяет повысить равномерность распределения поперечных струй в потоке с неравномерным распределением параметров, однако эффективность массообменных процессов очень низка.

Известен смеситель трубчатого типа [2] , содержащий корпус, входной и выходной штуцеры, распределительные решетки, в которых установлены трубки для прохода смеси. Трубки в поперечном сечении имеют прямоугольную форму, соотношение диагоналей прямоугольников на входе и выходе трубок 1,2-1,3, отношение средней площади трубок и площади поперечного сечения отверстий в них 3,6-5,0, а отношение шага к диаметру 10-20.

Недостатками устройства являются значительные энергетические затраты для приготовления смеси заданного состава и качества, низкая стабильность характеристик массообмена, низкое качество смешения при неравномерном распределении параметров в потоке.

Наиболее близким техническим решением является камера смешения [3] . Камера смешения содержит корпус прямоугольного поперечного сечения, на противоположных стенках которого закреплены трубки с патрубками направленными внутрь корпуса, при этом патрубки установлены в боковых поверхностях трубок.

Эффективность и стабильность массообменных процессов в данном устройстве достаточно высока, однако она резко снижается при неравномерном распределении параметров (например, температуры) в сносящем потоке.

Целью изобретения является повышение качества подготовки смеси при неравномерном распределении параметров сносящего потока в направлении осей трубок.

Цель достигается тем, что в камере смешения, содержащей проточный корпус прямоугольного поперечного сечения, на противоположных стенках которого закреплены трубки с патрубками, согласно изобретению патрубки установленные с возможностью осевого перемещения и внутри снабжены гайками, имеющими отверстия на боковой поверхности. Отверстия накидных гаек расположены тангенциально по отношению к радиусу вектору поперечного сечения патрубка.

В прототипе и изобретении реализуется взаимодействие сплошных сред на поперечных струях, т. е. один из взаимодействующих компонентов подается в поток другой системой поперечных струй. Один из основных вопросов, возникающих при проектировании устройств такого типа - стабильность массообменных характеристик, поскольку изменение любых режимных и конструктивных параметров в общем случае определяется изменение характера распределения поперечных струй по сечению потока. В прототипе высокая стабильность массообменных характеристик достигается за счет попарного встречного соударения струй. Однако эффективность использования прототипа монотонно снижается при увеличении неравномерности распределения параметров в потоке, например, температуры. Для большинства реальных устройств распределение параметров неравномерно, что обусловлено условиями подвода потока в корпус, теплообменом с окружающей средой, наличием дополнительных конструктивных элементов в проточной части корпуса. Например, в топочных камерах парогенераторов П-образной компоновки поток продуктов сгорания (в который вводят поперечные струи газов рециркуляции) характеризуется существенной неравномерностью скоростей и температур по высоте корпуса (вдоль распределителей). Как следствие, использование прототипа при таких условиях определяет низкое качество подготовки смеси, так как неравномерное распределение параметров в потоке "требует" неравномерное распределение поперечного компонента по локальным зонам, что недостижимо в прототипе. В устройстве по изобретению недостатки прототипа устраняются. За счет перемещения накидных гаек обеспечивается изменение расхода поперечного компонента, поступающего в отдельные локальные зоны, а за счет перемещения патрубков обеспечивается оптимальное распределение поперечных струй в каждой локальной зоне.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - патрубок; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2.

Камера смешения содержит проточный корпус 1 прямоугольного поперечного сечения. На противоположных стенках 2 корпуса закреплены трубки 3. На боковой поверхности трубок 3 выполнены отверстия, которые снабжены патрубками 4. Патрубки 4 установлены с возможностью осевого перемещения (например, за счет резьбового соединения с трубками 3), Внутри трубок 3 патрубки 4 снабжены накидными гайками 5 (соединение гаек 5 и патрубков 4 также резьбовое). На боковой поверхности гаек 5 имеются отверстия 6, оси которых расположены тангенциально по отношению к радиусу вектора поперечного сечения патрубков 4. Входные отверстия 7 трубок 3 расположены в полости коллектора 8, снабженного патрубком 9.

Устройство работает следующим образом.

Один из взаимодействующих компонентов поступает в корпус 1 в виде сносящего потока в общем случае с неравномерным распределением параметров, например температур, в направлении, параллельном трубкам 3. Другой компонент из патрубка 9 поступает в коллектор 8, а из него, равномерно распределяясь, поступает в трубки 3. Из полости сопел данный компонент (высоконапорный) поступает через отверстия 6 гайки 5 в патрубки, а уже из них в виде системы поперечных струй непосредственно в сносящий поток первого (низконапорного) компонента.

В устройстве обеспечивается эффективный и стабильный массообмен не только при равномерном распределении параметров в потоке смеси, но и при неравномерном распределении, что и является основной отличительной особенностью предлагаемого решения. За счет перемещения гаек 5 обеспечивается оптимальное распределение поперечного компонента по отдельным локальным зонам. Возникающая же при этом проблема качества массообмена реализуется за счет перемещения патрубков 4. При перемещении патрубков меняется "механическое" проникновение струй, как следствие для любой локальной зоны обеспечивается поддержание на неизменном уровне радиальной глубины проникновения (перпендикулярно оси сопел).

Устройство по изобретению позволяет обеспечить качественный массообмен при изменении неравномерности распределения параметров потока на входе в корпус (перед сечением расположения сопел).

При тангенциальном расположении отверстий гаек обеспечивается закрутка струй на выходе из сопел и тем самым более интенсивное расширение струй и выхолаживание неравномерностей по высоте корпуса (вдоль сопел).

(56) 1. Авторское свидетельство СССР N 787076, кл. B 01 F 5/06, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР N 780868, кл. B 01 F 5/06, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР N 1134224, кл. B 01 F 5/08, 1985.

Использование: технология перемешивания сплошных, преимущественно газовых потоков. Сущность изобретения: повышение качества подготовки смеси при неравномерном распределении параметров потока в сечении вдоль струй по высоте проточной части корпуса достигается тем, что трубки, размещенные в поперечном сечении прямоугольного корпуса, снабжены патрубками, установленными с возможностью осевого перемещения, а патрубки снабжены гайками, расположенными внутри сопел и имеющими в боковой поверхности тангенциальные отверстия. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. КАМЕРА СМЕШЕНИЯ, содержащая проточный корпус прямоугольного поперечного сечения, в противоположных стенках которого закреплены трубки, сообщающиеся с коллектором, патрубки, установленные в боковой поверхности трубок, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества подготовки смеси при неравномерном распределении параметров сносящего потока в направлении осей трубок, патрубки установлены с возможностью перемещения вдоль своих осей и снабжены накидными гайками, установленными в трубках, при этом гайки имеют отверстия в боковой поверхности. 2. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что отверстия в боковой поверхности гаек выполнены тангенциальными.