Гидродинамический излучатель Советский патент 1983 года по МПК B01F11/00 B01F5/06 

Изобретение относится к устрой- ствам для перемешивания в системах жидкость-жилкость и предназначено для смешения добавочного жидкого компонента с основным потоком в химической, нефтехимической/ лакокрасочной, нефтедобывающей промышленностях, и, в частности, для ввода деэмульгатора в -процессах подготовки нефти на промыслах.

Известен гидродингьмический излучатель, содержащий камеру, ПО оси которой размещены входной патрубок и пята, при этом входной патрубок выполнен с продольными прорезями и снабжен закреплённой на нем снаружи одним концом цилиндрической пружиной с плотно прилегающими витками, другой конец которой соединен с пятой, при этом пята снабжена перфорированным диском, установленным против noToka. Частота и амплитуда продольного колебания пружины (сжатиеразжатие пружины) зависит от соотношения давления подмешиваемого компонента (его расхода) к сумме усилий, образующихся вследствие перепада давления на перфорированном диске (расхода основ.ого потока) и величины жидкости пружины. Наиболее оптимальные условия работы гидродинамического излучателя (максимальная степень гомогенизации., качество смешения) создаются(при определенном этом соотношении.flj.

Однако поя действием потоков жидкостей перфорированный диск-совершает только возвратно-поступательное движение, что не создает дополнительных условий, улучшающих гидродинамику перемешивания.

Целью изобретения является повышение качества смешения.

Поставленная цель достигается тем, что в гидродинамическом излучателе, содержащем камеру, по оси которой размещены входной патрубок И пята, входной патрубок выполнен с продольными прорезями и снабжен закрепленной на нем снаружи одним концом цилиндрической пружины с плотно прилегающими витками, другой конец которой соединен с пятой, при этом пята снабжена перфорированным диском, установленным против потока входной патрубок снабжен дополнительной пружиной с механизмом регулирования ее жесткости и тягой, соединяющей дополнительную пружину с пятой, а в перфорированном диске дополнительно выполнено по крайней мере одно отверстие, ось которого направлена по касательной к потоку.

При помещи дополнительно установленной пружины создается возможность плавного регулирования суммар ной жесткости системы пружин, что позволяет в зависимости от конкретного соотношения потоков и расхода подмешиваемого компонента устанав,ливать оптимальную частоту и амплитуду колебаний пружины. Практически . для этого необходимо устанавливать 5 максимальную жесткость дополнительной пружины путем ее сжатия, при котором обеспечивается заданный расход подмешиваемого компонента. До полнительным преимуществом предла0 гаемого изобретения является также возможность регулирования расхода подмешиваемого компонента. Для улучшения условий перемешивания в перфорированном диске выполнено отвер5 стие, эсь которого направлена по касательной к потоку. Это приводит к закручиванию периферийных слоев потока после прохождения их через указанное отверстие и появлению закл РУчиБающего усилия на самом диске. В результате этого диск начинает совершать, сложное колебание, состоящее в одновременной реализации возвратно-поступательного и возвратно-вращательного (колебания вокруг своей

оси) движения. Закручивание периферийных слоев потока и сложное колебание диска создает дополнительные условия Д.ПЯ улучшения гидродинамики смешения.

0 На чертеже схематически изображен гидродинамический излучатель, продольный разрез.

Гидродинамический излучатель состоит из камеры смешения 1, в цент5 рзльной части которой смонтирован входной патрубок 2. Горизонтальная часть патрубка 2 выполнена с продольными прорезями 3 и снабжена цилиндрической пружиной 4 с плотно

0 прилегающими винтами. Один конец пружины 4 закреплен гайкой 5, другой ее конец крепится конусом 6 с пятой и разрезной втулкой 7 к заглушке 8, на которой смонтирован

f перфорированный диск 9. Конус 6, заглушка 8 и перфорированный диск 9 стягиваются при помощи шпильки 10 и гайки 11. В перфорированном диске 9, в периферийной части, выполнено отверстие 12, ось KdToporo направлена

0 по касательной к потоку. Пята конуса 6 соединена с дополнительной пружиной 13 при помощи тяги 14 и механизма 15 регулирования жесткости пружины.

5 Устройство работает следующим образом.

Подмешивающий компонент (реагент) поступает по патрубку 2 в полость 0 пружины 4,. которая находится в сжатом состоянии в результате усилия, образующегося вследствие -перепада давления основного потока на перфорированном диске 9 и усилия, разви ваемого пружиной 13.

Под действием давления реагента на пяту конуса 6 пружины 4 и 13 преодолевают свою жесткость и давление основного потока, в результате чего .пружина 4 разжимается, а пружина 13 сжимается. Через продольные прорези 3 и образующееся межвитковое пространство происходит впрыск реагента в камеру смешения 1, в результат чего давление во внутренней полости пружины 4 падает и,пружина сжимается .

Разжатие пружины происходит при условии

,,, (1) а сжатие при условии

Pt,. (2)

где Р - давление потока реагента; S - площадь пяты конуса 6; Р„. - перепад давления на перфорированном диске 9; S( - эффективная площадь диска; жесткость пружин 4 и 13,

Под действием периодически изменяющихся противоположно направленных сил пружина 4 совершает вынужденные колебания, динамика которых описывается дифференциальным урав-: нением

d

If

dt

де Т, 2 постоянные времени, зависящие от величии жесткости пружин 4 и 13, величины перепада давления Основного потока на перфорированном диске 9 его эффективной площади, и вязкости среды;

1 - амплитуда колебаний пружины;

X - величина, зависящая от расхода реагента (подмешиваемого компонента) и отношения межвитковой поверхности к, величине удлинения пружины;

1 - коэффициент пропорцио-. нальности.

Частота колебаний гидродинамического излучателя зависит от величи,ны постоянных времени Т и Tj, которые определяются жесткостью пружин 4 и 13 ,

Жесткость пружины 4 является постоянной, а жесткость дополнительной пружины 13 регулируется в процессе эксплуатации устройства в за0висимости от расхода реагента и давления, развиваемого его нагнетателем. Процесс регулирован.ия осуществляется с помощью механизма i5. В общем случае при постоянном

5 давлении, развиваемом нагнетателем реагента (подача реагента осуществляется центробежным насосом или же из монтежю), частота вынужденных колебаний пружины совпадают с .ее

0 собственной частотой и, в основном, определяется жесткостью пружин 4 и 13, а также скоростью основного потока.

5 При подаче реагента поршневым насосом частота вынужденных колебаний пружины определяется только частотой пульсаций давления в линии нагнетания реагента. В этом случае, регули0 РУ жесткость пружины 13, можно изменять время и давление впрыска реагента. Вследствие перепада давления, образующегося при прохождении основного потока через отверстие 12, ось

с которого расположена касательно к

направлению потока, перфорированный диск 9 совершает сложные возвратно-поступательные вращательные движения, улучшая гидродинамику смешения, чему также способствует

0 закручивание периферийных струй потока.

Таким образом, предлагаемый гидродинамический смеситель позволяет

5 существенно повысить качество смешения. При эксплуатации гидродинамического излучателя в процессах подготовки нефти на промыслах эа счет улучшения качества смешения стано0 вится возможным уменьшить расход деэмульгатора и сократить время отстоя нефти.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ по авт.св. 944628, отличающийся тем, что, с целью повышения качества смешения, входной патрубок снабжен дополнительной пружиной с механизмом регулирования ее жесткости и тягой, соединяющей дополнительную пружину с пятой, а , в пер форированном диске дополнительно выполнено по крайней мере одно отверстие, ось которого направлена по касательной к потоку. (Л 00 :л