КАМЕРА СМЕШЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к устройствам для смешения турбулентных потоков жидкостей или газов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в энергетике, химической и нефтяной промышленности для приготовления смеси с заданным составом и качеством.

Известно устройство для смешения двух сред, состоящее из коллектора и корпуса, на боковой поверхности которого расположены отверстия, оси которых совпадают с направлением радиуса вектора поперечного сечения корпуса (патент Японии N 51-46306, кл. В 01 F 5/00). Основной недостаток устройства состоит в недостаточной эффективности смешения на переменных режимах. Наиболее близким техническим решения является устройство по авт.св. N 827109, кл. В 01 F 5/00, содержащее коллектор, корпус и кольцевые распределители с отверстиями вдоль внутренней образующей, выполненными в нескольких поясов. Существенный недостаток устройства состоит в значительном снижении интенсивных характеристик процесса на переменных режимах.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса на переменных режимах.

Цель достигается тем, что камера смешения, содержащая корпус, коллектор и кольцевые распределители с отверстиями вдоль внутренней образующей, выполненными в несколько поясов, снабжена насадками, установленными в отверстиях распределителей, ориентировочные по касательной к условной окружности проекции осей насадков, расположенных в различных поясах, на плоскость поперечного сечения потока представляют собой стороны описанного многоугольника, насадки каждого пояса расположены в одной плоскости и попарно направлены навстречу друг другу, а два ближайших насадка в разных поясах - разнонаправлены.

Известно, что при поперечной подаче струй определяющим является конвективный массоперенос, задаваемый положением траектории оси струи в конце активного участка, т. е. глубиной проникновения по нормали к линиям тока. Обеспечение стабильности характеристик смесеобразования при изменении режима работы возможно в схеме, для которой изменение глубины проникновения в плоскости траектории не приводит к изменению глубины проникновения по нормали к линиям тока. Это условно удается реализовать за счет соударения струй, оси которых касаются своей условной окружности. Для кольцевых распределителей это можно реализовать, если проекции осей насадков, расположенных в различных поясах, на плоскость поперечного сечения потока представляют собой стороны описанного многоугольника, а оси насадков каждого пояса расположены в одной плоскости, для двух ближайших насадков в одном поясе лежат на одной прямой и для двух ближайших насадков в разных поясах разнонаправлены.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел I на фиг.2; на фиг.4 - узел II на фиг.2; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.4.

Устройство для смешения турбулентных потоков жидкостей или газов состоит из корпуса 1 с подводящим трубопроводом, коллектора 3 с распределителями 2, снабженными насадками 4. Насадки установлены в несколько поясов, оси насадков каждого из распределителей касаются своей условной окружности, причем проекции осей насадков, расположенных в различных поясах, на плоскость поперечного сечения потока представляют собой стороны описанного многоугольника. Оси насадков каждого пояса расположены в одной плоскости и для двух ближайших насадков лежат на одной прямой, а для двух ближайших насадков в разных поясах pазнонаправлены.

Устройство работает следующим образом.

Жидкость движется в корпусе 1, а поперечный компонент из коллектора 3 поступает в распределители 2, оттуда через насадки 4 в поток жидкости, где обеспечивается эффективное смешение. Изменение режима работы устройства приводит к изменению глубины проникновения струй в плоскости траектории. Так как при соударении струй глубина проникновения по нормали к линиям потока и следовательно качества смешения не меняются, это позволяет получить θ = const на переменных режимах.

Известно, что
θ= ; = ; = , где θ - параметр качества смешения; h - глубина проникновения струй по нормали к линиям потока; А - характерный геометрический параметр потока; индексы: 2 - ограничения по передней границе струй, 3 - ограничения по конвективному массопереносу.

Исследования, проведенные в лаборатории "Гидрогазодинамика и горение" в широком диапазоне изменения геометрических и режимных параметров для рассматриваемой схемы подачи струй: = 0-0,80; = 1,0-2,65; = 0,01-0,1; = 0,098-9,784; = 0-0,80, показали, что предлагаемое решение позволяет получить стабильное значение качества смешения на переменных режимах.

Здесь
= ; = ; = ; = ;
= где G - массовый расход; ρ - плотность; d - диаметр; А - характерный размер потока. Индексы: 1 - струи, 2 - сносящий поток, см - смесь, н - насадок, у - условная окружность.

Использование: смешение турбулентных потоков жидкостей или газов, в энергетике, химической и нефтяной промышленности для приготовления смесей с заданным составом и качеством. Сущность изобретения: в камере смешения размещены цилиндрические распределители с отверстиями в боковой поверхности. В отверстиях установлены насадки. Диаметр насадков d и угол атаки β меняются по длине распределителя. При этом в каждом сечении, проходящем через насадок, выполнено условие d/sin b = const. 6 ил.

КАМЕРА СМЕШЕНИЯ, содержащая прямоугольный корпус и цилиндрические распределители, продольные оси которых перпендикулярны к продольной оси корпуса, в боковой поверхности распределителей вдоль образующей выполнены отверстия, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности технологического процесса, она снабжена насадками, установленными в отверстиях распределителей, при этом диаметр насадков и углы атаки меняются по длине распределителя при выполнении в каждом сечении, проходящем через насадок, условия d / sin β = const, где d - диаметр насадка, β - угол атаки.