СТАТИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК B01F5/00 

Описание патента на изобретение RU2237511C2

Изобретение относится к технике перемешивания жидкостей особенно высокой вязкости и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и смежных с ними отраслях промышленности.

Статические смесители (1) по сравнению со смесителями с механическим приводом более просты в конструктивном исполнении. Энергия на перемешивание подводится в форме гидравлической энергии самих смешиваемых потоков, которая вносится в жидкость насосом, установленным в удобном производственном пространстве, а сам смеситель встраивается непосредственно в технологический трубопровод. В основе действия статических смесителей - высокие напряжения сдвига, создаваемые на границах слоев смешиваемых жидкостей. Средства достижения этого при многообразии конструктивного исполнения достаточно постоянны: создание закрученного потока, разделение потока на струи и последующее их слияние, удар о стенки-отбойники, изменения формы потока при обтекании твердых поверхностей. При этом сдвиговые деформации, способствующие перемещению элементов жидкости из слоя в слой, как правило, возникают за счет турбулизации потока.

Однако для высоковязких жидкостей, когда турбулентное течение практически недостижимо без дополнительного включения устройств-турбулизаторов, эффективность перемешивания уменьшается. При сохранении ламинарного режима требуемая степень однородности поля концентраций будет достигнута, очевидно, быстрее лишь при разделении потока на фрагменты - струи, когда искусственно создаются дополнительные поверхности раздела смешиваемых компонентов.

Именно этот эффект предусмотрен в конструкции установки для смешивания и диспергирования жидкостей различной плотности (2), который является наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к предлагаемому изобретению.

Всасывающий трубопровод установки для смешения и диспергирования жидкостей различной плотности в месте его соединения с насосом выполнен в виде V-образной трубы, в каждой ветви которой размещен перфорированный распределитель, а сообщающее устройство выполнено в виде замкнутого трубопровода, при этом перфорированный распределитель снабжен спиральными направляющими, размещенными по его оси. Кроме того, в замкнутом трубопроводе насоса установлен дополнительно турбулизатор в форме конуса, имеющий направляющие, у основания которых в конусе выполнены криволинейные пазы, параллельные направляющим. В систему функционирования установки для смешения и диспергирования жидкостей, кроме насоса, дополнительно включен также эжектор.

Недостатками данного типа смесителя являются сложное аппаратурное оформление процесса перемешивания и, как следствие этого, значительные энергетические затраты, необходимые для обеспечения работы включенного в систему оборудования.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса перемешивания при сокращении энергетических затрат на перемешивание особенно высоковязких жидкостей путем использования максимально простых конструктивных решений.

Поставленная цель достигается в статическом смесителе, содержащем в своей конструкции перегородки, при этом в качестве перегородки используют конструкцию, представляющую собой конус с вершиной, направленной навстречу потоку перемешиваемых жидкостей, при этом в стенке конуса осесимметрично по окружностям одного или нескольких радиусов выполнены отверстия так, что вытекающие струи жидкости взаимно сталкиваются.

На фиг.1а изображен статический смеситель в продольном разрезе, на фиг.1б - поперечное сечение смесителя в плоскости окружности, по которой расположены отверстия. Направление движения смешиваемых жидкостей через смеситель изображено стрелками.

Статический смеситель содержит корпус 1 цилиндрической формы, внутри которого закреплена перегородка конической формы 2 с отверстиями, выполненными по окружностям, одной или нескольким, при этом вершина конуса направлена навстречу потоку перемешиваемых жидкостей.

В качестве примера на фиг.1а показано размещение отверстий по двум окружностям разного радиуса (удаленным на разные расстояния от вершины конуса).

Статический смеситель работает следующим образом. Смешиваемый поток жидкостей поступает в кольцевую полость смесителя между корпусом 1 и перегородкой 2 со стороны вершины конической перегородки и проходит в отверстия в стенке перегородки. Сформированные в отверстиях струи жидкости направлены к оси смесителя. В центральной части конической полости происходит столкновение струй. При этом струи деформируются и распадаются, создавая поверхности взаимодействия жидкостных фрагментов слоев, движущихся с относительно разными скоростями. Возникает напряжение сдвига, интенсифицирующее процесс смешения.

Особо следует отметить, что кинетическая энергия, создающая сдвиговые деформации, при встречном столкновении струй значительно возрастает, достигая двукратной величины при прямом столкновении и несколько меньшей - в зависимости от угла сходимости струй.

Именно в этом технологическом эффекте проявляется положительное конструктивное отличие предлагаемого смесителя от прототипа. Особенно заметное повышение эффективности перемешивания наблюдается при перемешивании высоковязких жидкостей, когда турбулизация потока (без применения в потоке дополнительных устройств) практически недостижима из-за необходимости создания высоких скоростей струй и связанных с этим больших затрат энергии. Предлагаемое техническое решение позволяет значительно экономить энергию для достижения той же эффективности перемешивания, что и конструкция смесителя-прототипа.

Предлагаемый статический смеситель конструктивно прост настолько, что доступен в изготовлении средствами ремонтно-механической службы любого предприятия.

Источники информации

1. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах: Физические основы и инженерные методы расчета. Л.: Химия, 1984 г., 336 с.

2. А.С. №1011215, МПК В 01 F 5/04. “Установка для смешивания и диспергирования жидкостей различной плотности”.

Похожие патенты RU2237511C2

название год авторы номер документа
СТРУЙНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ 2015
  • Галиакбаров Виль Файзулович
  • Галиакбарова Эмилия Вильевна
  • Яхин Булат Ахметович
RU2600998C1
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ВВЕДЕНИЯ ЖИДКОСТИ В СЫПУЧИЕ СУХИЕ ВЕЩЕСТВА 2007
  • Этценбах Йоахим
RU2441374C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ (ВАРИАНТЫ) 2001
  • Зенцов В.Н.
  • Акульшин М.Д.
  • Соловьёв Р.А.
RU2206377C1
СПОСОБ ЭМУЛЬГИРОВАНИЯ И ВИХРЕВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2022
  • Фиалкова Евгения Александровна
  • Куленко Георгий Владимирович
  • Куленко Александр Владимирович
RU2783097C1
Вихревой аппарат 1987
  • Урецкий Евгений Аронович
  • Митин Борис Александрович
  • Романов Сергей Никифорович
  • Тишин Олег Александрович
  • Дарманян Анатолий Петрович
  • Тябин Николай Васильевич
SU1606167A1
СМЕСИТЕЛЬ-РЕАКТОР 1992
  • Тишин О.А.
RU2082486C1
Центробежный смеситель непрерывного действия 1983
  • Бурмистенков Александр Петрович
  • Белая Татьяна Яковлевна
  • Корзун Владимир Васильевич
SU1150014A1
Прямоточный горизонтальный смеситель 2019
  • Сидоров Вячеслав Николаевич
  • Капранова Анна Борисовна
  • Бахаева Дарья Дмитриевна
  • Екимов Ярослав Викторович
  • Крыцков Алексей Валерьевич
  • Воронцов Артем Андреевич
RU2720153C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ ИЛИ ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД (ВАРИАНТЫ) 2005
  • Шимчук Федор Станиславович
RU2306171C1
СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД И СТАТИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2012
  • Выморков Николай Владимирович
  • Короткий Александр Федорович
  • Короткий Сергей Александрович
  • Мухин Николай Васильевич
  • Соченков Александр Владимирович
RU2506120C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 237 511 C2

Реферат патента 2004 года СТАТИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ

Изобретение относится к технике перемешивания жидкостей особенно высокой вязкости. Смеситель содержит цилиндрический корпус, внутри которого закреплена перегородка конической формы с вершиной, направленной навстречу потоку перемешиваемых жидкостей, и с отверстиями в стенке конуса, которые выполнены осесимметрично по окружностям, находящимся на разных расстояниях от вершины конуса. Использование статического смесителя позволит при небольших капитальных затратах увеличить эффективность процесса перемешивания особенно вязких жидкостей или экономить энергию на перемешивание. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 237 511 C2

Статический смеситель, содержащий цилиндрический корпус и смонтированную внутри него перегородку в форме конуса с вершиной, направленной навстречу потоку перемешиваемых жидкостей и с отверстиями в стенке конуса, отличающийся тем, что отверстия выполнены осесимметрично по окружностям, находящимся на разных расстояниях от вершины конуса.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2237511C2

Установка для смешивания и диспергирования жидкостей различной плотности 1981
  • Криницин Валентин Григорьевич
  • Щелоков Яков Митрофанович
SU1011215A1
Устройство для смешения водонефтянойэМульСии C ХиМРЕАгЕНТОМ 1979
  • Хисамутдинов Наиль Исмагзамович
  • Губайдуллин Марсель Мухаметович
  • Сафин Аюп Галеевич
  • Фасхутдинов Ахтям Аглямович
  • Тахаув Ахат Габдулхакович
SU812826A1
Устройство для ввода деэмульгатора впОТОК НЕфТи 1979
  • Шабашев Евгений Фадеевич
  • Палий Петр Автономович
  • Бакин Александр Васильевич
SU850119A1
US 6027241 А, 22.02.2000.

RU 2 237 511 C2

Авторы

Князьков А.Л.

Туркин В.В.

Леонтьев В.К.

Сугак А.В.

Никитин А.Ю.

Даты

2004-10-10Публикация

2002-06-18Подача