РАСПЫЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2000 года по МПК B05B1/04 

Изобретение относится к устройствам диспергирования жидкости и может быть использовано в скрубберных аппаратах, абсорберах, теплообменниках и т. п.

Известна плоскофакельная форсунка [Справочник по пылезолоулавливанию / Под ред. А.А. Русанова. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.136, рис. 4.77], используемая в газоочистных аппаратах. Узел распыливания форсунки состоит из тонкой пластины, в которой методом штамповки получают профилированную канавку с соплом овальной или прямоугольной формы.

Недостатком устройства является неравномерность распределения распыливаемой жидкости по сечению факела, что обусловлено формой выходного сечения сопла. При этом до 50% распыливаемой жидкости оказывается в периферийной зоне, где размеры капель значительно больше, чем в центре факела.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является сопло для получения плоской струи, содержащие корпус с центральной полостью в виде полусферы и щелью, имеющей клиновый входной участок [а.с. N 923633, кл. В 05 В 1/04, 1982].

В данном случае, поскольку выходное отверстие сопла имеет форму эллипса, то расход жидкости по оси сопла оказывается больше, чем на периферии. Кроме того, при увеличении абсолютных размеров сопла (с целью повышения производительности) возрастают размеры образующихся капель, возникает струйный режим истечения жидкости, что ухудшает качество распыла в целом.

В изобретении обеспечивается технический результат - улучшение качества распыла (дисперсности, равномерности заполнения факела) при увеличении производительности единичного устройства.

Указанный технический результат обеспечивается в распылительном устройстве, содержащем корпус с центральной полостью и с клиновой выходной щелью за счет того, что согласно изобретению центральная полость соединена с клиновой выходной щелью посредством расположенных на продольной оси корпуса цилиндрических каналов, равноудаленных друг от друга на поперечной оси корпуса, причем отношение расстояния между центрами каналов к их диаметру лежит в пределах 2 - 3, ширина выходных сопл устройства, образующихся при пересечении цилиндрических каналов с клиновой щелью, составляет 0,2 - 0,5 диаметра каналов, а отношение высоты клиновой щели к ширине выходных сопл лежит в интервале 6-12.

На фиг. 1 изображено распылительное устройство - общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А устройства; на фиг. 3 - вид снизу (с торца).

Распылительное устройство содержит корпус 1 с центральной полостью 2, которая цилиндрическими каналами 3, расположенными на продольной оси корпуса, соединена с клиновой выходной щелью 4. Диаметр цилиндрических каналов d_к, расстояние между их центрами a_к, высота клиновой щели h_щ. При пересечении цилиндрических каналов с клиновой щелью образуются выходные распылительные сопла 5 шириной I_щ. Щель выполнена сквозной по всей торцевой поверхности распылительного устройства.

Устройство работает следующим образом.

Распыливаемая жидкость подается в центральную полость корпуса, где распределяется по цилиндрическим каналам и поступает к выходным распределительным соплам. Так как их сечение представляет собой щель, (отношение ширины I_щ к длине d_к составляет 0,2-0,5), то истекающая струя при входе в сопло сжимается, а на выходе из него расширяется в плоскости, параллельной щели, приобретая плоскую веерообразную форму. При этом боковые грани клиновой щели служат направляющим аппаратом, формирующим факел распыла и определяющим его геометрические параметры. Длина направляющего участка (h_щ) в 6-12 раз больше ширины выходного сопла (I_щ), что обеспечивает формирование устойчивой плоской струи с углом раскрытия α, соответствующим углу раскрытия клиновой щели.

Расстояние между центрами цилиндрических каналов a_к (и соответственно между центрами выходных сопл) выбирается из условия обеспечения равномерной плотности орошения в поперечном сечении факела распыла. При отношении a_к/d_к < 2 периферийные участки соседних факелов перекрываются непосредственно на выходе из сопл до формирования капель, что увеличивает впоследствии их размеры и плотность орошения между осями сопл. При отношении a_к/d_к > 3 периферийные участки соседних факелов, напротив, не успевают соединиться в направляющем аппарате (клиновой щели), поэтому плотность орошения между осями соседних сопл становится меньше средней, что также ухудшает качественные характеристики работы распылителя.

Использование в одном устройстве нескольких сопл, расположенных на его продольной оси, позволяет пропорционально увеличить производительность распыливающего устройства при сохранении высокой дисперсности распыла. Последняя величина обратно пропорциональная геометрическим размерам выходных каналов (чем меньше их размер, тем выше дисперсность образующихся капель).

Указанные характеристики распыла (высокие производительность, дисперсность, равномерность плотности орошения) необходимы при проведении процессов межфазного массообмена (пылеулавливание, абсорбция, сушка и др.). Особенно целесообразно использование предлагаемых распылительных устройств в технологических аппаратах прямоугольной формы, т.е. когда сечения зоны массообмена (реакции) и факела распыла подобны.

Например, в скрубберах Вентури с выносной трубой-коагуллятором прямоугольного сечения, используемых для золоулавливания на теплоэлектростанциях, применение указанных распылительных устройств оказалось эффективнее, чем центробежных форсунок, имеющих кольцевое сечение факела распыла.

Устройство предназначено для диспергирования жидкости и может быть использовано в скрубберных аппаратах, абсорберах, теплообменниках и т.п. В изобретении обеспечивается повышение качества распыливания (достижение равномерной плотности орошения, однородного высокодисперсного состава образующихся капель) при увеличении производительности единичного устройства. Устройство содержит корпус с центральной полостью, на поперечной оси которого выполнено несколько равноудаленных друг от друга цилиндрических каналов. Последние расположены на продольной оси корпуса и сопрягаются с клиновой выходной щелью. При этом отношение расстояния между центрами каналов к их диаметру лежит в пределах 2 - 3, ширина выходных сопл, образующихся при пересечении цилиндрических каналов с клиновой щелью, составляет 0,2 - 0,5 диаметра каналов, а отношение высоты клиновой щели к ширине выходных сопл лежит в интервале 6 - 12. 3 ил.

Распылительное устройство, содержащее корпус с центральной полостью и с клиновой выходной щелью, отличающееся тем, что центральная полость соединена с клиновой выходной щелью посредством расположенных на продольной оси корпуса цилиндрических каналов, равноудаленных друг от друга на поперечной оси корпуса, причем отношение расстояния между их центрами к диаметру канала лежит в пределах 2 - 3, ширина выходных сопл, образующихся при пересечении цилиндрических каналов с клиновой щелью, составляет 0,2-0,5 диаметров каналов, а отношение высоты клиновой щели к ширине выходных сопл лежит в интервале 6-12.