УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК B01F5/06 B01F5/00 

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, содержащий распределители, погруженные в проточную часть корпуса, и U-образные пластины, установленные с возможностью перемещения.

Устройство позволяет повысить равномерность распределения поперечных струй в потоке неравномерным распределением параметров, однако эффективность процессов очень низка.

Известен смеситель трубчатого типа, содержащий корпус, входные и выходные штуцера, 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 к 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 к изобретению является смеситель, содержащий корпус прямоугольного поперечного сечения, в противоположных стенках имеются отверстия, в которых установлены сопла для прохода смеси. Входные отверстия сопел расположены в коллекторе, сопла погружены внутрь корпуса .

Недостатком устройства является относительно невысокое качество подготовки смеси при конструктивных и технологических отклонениях. Еще ниже эффективность устройства при неравномерном распределении параметров в потоке смеси перед сечением ввода струй.

Целью изобретения является повышение качества подготовки смеси при неравномерном распределении параметров в направлении, параллельном стенкам.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для смешения, содержащем корпус прямоугольного поперечного сечения, на противоположных стенках которого выполнены отверстия, снабженные соплами, погруженными внутрь корпуса, входные отверстия которых расположены в полости коллектора, согласно изобретению, коллектор и корпус соединены с помощью втулок, в которых с помощью резьбы установлены сопла, а между соплами в коллекторе установлены дроссельные шайбы.

В прототипе и изобретении реализуется взаимодействие сплошных сред на поперечных струях, т. е. один из взаимодействующих компонентов подается в поток другого системой поперечных струй. Один из основных вопросов, возникающих при проектировании устройства такого типа, - стабильность массообменных характеристик, поскольку имеет место изменение характера распределения поперечных струй по сечению потока.

В прототипе повышение стабильности массообменных характеристик отчасти достигается за счет смешения плоскости соударения по отношению к плоскости симметрии корпуса (за счет погружения в проточную часть сопел, которыми снабжены одно из двух встречно расположенных отверстий). Однако стабильность массообменных характеристик остается невысокой. Но еще ниже эффективность массообменных процессов в прототипе при неравномерном распределении параметров в потоке перед сечением ввода струй. При этом возникает глобальная неравномерность, которая ведет к очень резкому затягиванию по длине массообменных процессов (интенсивность смешения при этом снижается на порядок и более).

В техническом решении по изобретению указанные недостатки устраняются. С одной стороны за счет перемещения сопел обеспечивается поддержание распределения струй по сечению потока при изменении условий эксплуатации и с другой, что является основным, при автономном перемещении сопел обеспечивается локальное по зонам поддержание оптимального распределения струй. Тем самым устраняется глобальная неоднородность, вызываемая неравномерным распределением параметров в потоке.

На фиг. 1 приведен общий вид устройства; на фиг. 2 - сопло.

Устройство для смешения содержит проточный корпус 1 прямоугольного поперечного сечения, на противоположных стенках 2 которого выполнены отверстия 3, которые снабжены соплами 4, погруженными в проточную часть корпуса 1. Входные отверстия 5 сопел 4 расположены в полости коллектора 6, снабженного подводящими патрубками 7. Коллектор 6 и корпус 1 соединены втулками 8, которые соединяются с соплами 4, причем соединение втулок 8 и сопел 4 резьбовое. В коллекторе 6 между соплами (втулками 8) установлены дроссельные шайбы 9.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Низконапорный компонент поступает в корпус 1 в виде сносящего потока в общем случае с неравномерным распределением параметров, например температур, по ширине корпуса 1 (в направлении, перпендикулярном соплам 5). Высоконапорный компонент из патрубков 7 поступает в коллектор 6, в далее из коллектора 6 в сопла 4. Из сопел 4 высоконапорный компонент системой поперечных струй поступает в сносящий поток низконапорного компонента. В пределах корпуса 1 осуществляется интенсивный массообмен взаимодействующих сред.

Через сопла 4 струи высоконапорного компонента истекают в разном количестве, что достигается за счет дросселирования потока, поступающего по коллектору 6 (дросселирование потока при прохождении его через дроссельные шайбы 9). Как следствие в разные локальные зоны сносящего потока поступает разное количество высоконапорного компонента. Тем самым устраняется глобальная неравномерность распределения параметров в потоке смеси. Высокое качество подготовки смеси по отдельным зонам достигается за счет истечения струй из сопл, погруженных в проточную часть корпуса на разную величину. Таким образом, для струй, имеющих разную скорость в выходном отверстии сопел, поддержание оптимальной глубины проникновения достигается за счет разной глубины погружения (глубины "механического" проникновения струи).

Эффективность от использования изобретения возрастает при увеличении степени неравномерности распределения параметров в потоке низконапорного компонента перед сечением ввода струй.

Использование: перемешивание сплошных, преимущественно газовых, сред. Сущность изобретения: повышение качества подготовки смеси при неравномерном распределении параметров в сечении потока по ширине корпуса достигается тем, что сопла в противоположных стенках корпуса прямоугольного сечения установлены с возможностью осевого перемещения, а между соплами в коллекторе установлены дроссельные шайбы. Сопла установлены с помощью резьбового соединения во втулках. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ, содержащее проточный корпус прямоугольного сечения с отверстиями в противоположных стенках, снабженными соплами, погруженными внутрь корпуса, входные отверстия которых расположены в полости коллектора, отличающееся тем, что, с целью повышения качества смеси при неравномерном распределении параметров в направлении, параллельном стенкам, имеющим отверстия, оно снабжено втулками, соединяющими коллектор и корпус, в которых с помощью резьбового соединения установлены сопла, и дроссельными шайбами, установленными в коллекторе между соплами.