ФОРСУНКА С ПАРАБОЛИЧЕСКИМ ЗАВИХРИТЕЛЕМ Российский патент 2017 года по МПК B05B1/34 B05B7/00 B01F3/04 B01F5/02 

Изобретение относится к устройствам распыления жидкостей для мокрой очистки газовых выбросов и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является форсунка по патенту РФ №2600901 С1, 27.10.2016, содержащая полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, в нижней части которой жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса, соосного центральному отверстию сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника, а к нижнему основанию усеченного конуса, посредством по крайней мере трех спиц, прикреплен рассекатель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, а на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки, рассекатель, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса, посредством по крайней мере трех спиц, и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, осесимметрично центральному отверстию центрального сердечника, выполнено дроссельное отверстие (прототип).

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность образования мелкодисперсной газожидкостной фазы.

Технический результат - повышение эффективности образования мелкодисперсной газожидкостной фазы.

Это достигается тем, что в форсунке с параболическим завихрителем, содержащей цилиндрическую камеру для подвода газа, осевой ороситель с дроссельными отверстиями для подвода жидкости и завихритель газожидкостного потока, ороситель с дроссельными отверстиями заглушен с выходного конца центробежным элементом, состоящим из последовательно соединенных профилированных дисков, на торцевой части которых выполнены выступы и углубления в форме спирали Архимеда, при этом выступы на одном диске входят с зазором во впадины на другом диске с образованием канала в форме спирали Архимеда, сообщающегося с полостью цилиндрической камеры, а в торцевой части цилиндрической камеры, на входе потоков газа и жидкости, расположен диск с перфорацией для входа газа, который своей внешней поверхностью жестко соединен с цилиндрической камерой, а внутренней поверхностью жестко соединен с оросителем, причем в цилиндрической камере последовательно установлено два завихрителя, при этом завихритель, расположенный на входе газового потока, жестко скреплен с трубкой оросителя, а завихритель на выходе жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры, при этом между завихрителями выполнены два зазора для взаимодействия с газом и жидкостью: осевой зазор для взаимодействия с жидкостью и тангенциальный зазор - для взаимодействия с газом, при этом каждый из завихрителей выполнен в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы.

На фиг. 1 представлен общий вид форсунки; на фиг. 2 - аксонометрическая проекция завихрителя.

Форсунка с параболическим завихрителем содержит цилиндрическую камеру 1 с входной трубкой 2 для орошаемой жидкости с соосно расположенным в ней осевым оросителем 3 с дроссельными отверстиями 6, выполненными в стенке трубки 2, диаметр которых меньше диаметра осевого оросителя 3. Ороситель 3 для орошаемой жидкости заглушен с выходного конца центробежным элементом 9, состоящим из последовательно соединенных профилированных дисков 10 и 11, на торцевой части которых выполнены выступы и углубления в форме спирали Архимеда. При этом выступы на одном диске 10 входят с зазором во впадины на другом диске 11 с образованием канала в форме спирали Архимеда, сообщающегося с полостью цилиндрической камеры 1. Центральная часть диска 11 с углублениями в форме спирали Архимеда соединена посредством по крайней мере трех спиц 14 с внутренней поверхностью цилиндрической камеры 1.

В торцевой части цилиндрической камеры 1, на входе потоков газа и жидкости, расположен диск 4 с перфорацией 5 для входа газа (воздуха), который своей внешней поверхностью жестко соединен с цилиндрической камерой 1, а внутренней поверхностью жестко соединен с входной трубкой 2 для подвода орошаемой жидкости.

В цилиндрической камере 1 последовательно установлено два завихрителя 7 и 8, причем завихритель 7, расположенный на входе газового потока, жестко скреплен с входной трубкой 2 с осевым оросителем 3, а на выходе завихритель 8 жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры 1, при этом между завихрителями 7 и 8 выполнены два зазора для взаимодействия с газом и жидкостью: осевой зазор 12 для взаимодействия с жидкостью, и тангенциальный зазор 13 для взаимодействия с газом.

Осевой ороситель 3 выполнен с центральным отверстием, равным 0,2 диаметра цилиндрической камеры 1, а трубка 2 соединена с диском 4 с перфорацией 5 для входа газа (воздуха). Каждый из завихрителей 7 и 8 выполнен в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы 15 (фиг. 2).

Форсунка с параболическим завихрителем работает следующим образом.

Для входа газа (воздуха) в торцевой части цилиндрической камеры 1 предусмотрен диск 4 с перфорацией 5, а для входа жидкости - трубка 2 с осевым оросителем 3.

Осевой ороситель 3 выполнен с центральным отверстием, равным 0,2 диаметра цилиндрической камеры 1.

Два завихрителя 7 и 8, выполненные в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности, повышают скорость образования турбулизованного газожидкостного потока. Организация вращательного движения газожидкостного потока путем его пропускания через параболические завихрители с определенной тангенциальной составляющей скорости является основным фактором стабилизации газожидкостного потока за счет создания требуемого уровня центробежных сил, что позволяет обеспечить эффективность процесса его распыления.

Затем турбулизованный газожидкостный поток взаимодействует с потоком жидкости, выходящим из центробежного элемента 9. Повышение эффективности мелкодисперсности обусловлено также увеличением уровня вращательных скоростей в зазоре между завихрителями 7 и 8, где турболизованный газожидкостный слой получает дополнительное вращение, а также устранением вторичных вихрей, благодаря чему снижается гидравлическое сопротивление форсунки. Потери напора газа при скорости его движения 20 м/с составляют не более 300 Па.

Изобретение относится к устройствам распыления жидкостей и может быть использовано для мокрой очистки газовых выбросов в химической и нефтяной отраслях промышленности. Форсунка содержит цилиндрическую камеру 1 для подвода газа, осевой ороситель 3 с дроссельными отверстиями 6 для подвода жидкости и завихритель 7 газожидкостного потока. Ороситель 3 с дроссельными отверстиями 6 заглушен с выходного конца центробежным элементом 9, состоящим из последовательно соединенных профилированных дисков 10 и 11, на торцевой части которых выполнены выступы и углубления в форме спирали Архимеда. Выступы на одном диске 10 входят с зазором во впадины на другом диске 11 с образованием канала в форме спирали Архимеда, сообщающегося с полостью цилиндрической камеры 1, в торцевой части которой расположен диск 4 с перфорацией 5 для входа газа, который своей внешней поверхностью жестко соединен с цилиндрической камерой 1, а внутренней поверхностью - с оросителем 3. В цилиндрической камере 1 последовательно установлены два завихрителя 7 и 8. Завихритель 7, расположенный на входе газового потока, жестко скреплен с трубкой 2 оросителя 3. Завихритель 8 на выходе жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры 1. Между завихрителями 10 и 11 выполнены зазоры для взаимодействия с газом и жидкостью: тангенциальный зазор 13 и осевой зазор 12. Каждый из завихрителей 7 и 8 выполнен в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы. Изобретение позволяет повысить эффективность образования мелкодисперсной газожидкостной фазы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Форсунка, содержащая цилиндрическую камеру для подвода газа, осевой ороситель с дроссельными отверстиями для подвода жидкости и завихритель газожидкостного потока, отличающаяся тем, что ороситель с дроссельными отверстиями заглушен с выходного конца центробежным элементом, состоящим из последовательно соединенных профилированных дисков, на торцевой части которых выполнены выступы и углубления в форме спирали Архимеда, при этом выступы на одном диске входят с зазором во впадины на другом диске с образованием канала в форме спирали Архимеда, сообщающегося с полостью цилиндрической камеры, а в торцевой части цилиндрической камеры на входе потоков газа и жидкости расположен диск с перфорацией для входа газа, который своей внешней поверхностью жестко соединен с цилиндрической камерой, а внутренней поверхностью жестко соединен с оросителем, причем в цилиндрической камере последовательно установлены два завихрителя, при этом завихритель, расположенный на входе газового потока, жестко скреплен с трубкой оросителя, а завихритель на выходе жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры, при этом между завихрителями выполнены два зазора для взаимодействия с газом и жидкостью: осевой зазор - для взаимодействия с жидкостью и тангенциальный зазор - для взаимодействия с газом, при этом каждый из завихрителей выполнен параболическим в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы.

2. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что центральная часть диска с углублениями в форме спирали Архимеда соединена посредством по крайней мере трех спиц с внутренней поверхностью цилиндрической камеры.