Эжектор-смеситель Советский патент 1984 года по МПК B01F5/04 F04F5/14 

Изобретение относится к смешению жидкостей, в частности для смешения эмульсии и промывочной воды перед центробежным насосом, и может быть использовано в нефтяной и нефтеперерабатывающей промьшшенности. Известен эжекторный смеситель, содержащий активное сопло свободного вращения с лопатками на его внутренней и наружной поверхности для закрутки активных и пассивных сред Cl Недостатков устройства является малая эффективность смешения, обусловленная тем, что лопатки для закрутки сред расположены не в зоне смешения двух жидкостей. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му эффекту является эжектор-смесител с осевым каналом и рядами сопел, размещенных в стенках корпуса тангенциально и под острым углом к его оси, уменьшающихся в направлении осевого потока и образующих угол 20-40° с касательной к стенке осевог канала L2j. Однако в известном эжекторе-смесителе в зоне смешения жидкостей отсутствуют турбулизирующие элементы что является причиной малой эффектив ности смешения. Целью изобретения является повышение эффективности смешения жидкостей. Указанная цель достигается тем, что эжектор-Смеситель, содержащий корпус с осевым каналом и рядами сопел, размещенных в стенках тангенци ально и под острым углом к его оси, снабжен валом с турбинными лопатками установленными в осевом канале с возможностью свободного вращения напротив каждого ряда сопел. Угол наклона лопаток увеличивается по ход осевого потока от 10 до 50° и угол наклона сопел составляет 20-80. На фиг.1 представлено устройство общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 Устройство имеет корпус 1 с осе вым каналом 2, сопла 3, турбинные лопатки 4, размещенные на центральном валу 5, узлы подшипников 6, стержни крепления 7, патрубок для подвода активной среды 8. Турбинные лопатки имеют фиксированное положение по дпине осевого канала и расположены напротив каждого ряда сопел 3 под углом 10-50. Устройство работает следующим образом. Низконапорный поток жидкости, например водонефтяная эмульсия, поступает в эжектор-смеситель через осевой канал 2. Туда же через патрубок 8 и сопла 3 подается высоконапорный поток рабочей жидкости, например промывочная вода. Струи рабочей жидкости вытекают из сопел с высокой скоростью и попадают на турбинные лопатки 4, приводя их во вращение. При этом происходит смешение жидкостей за счет впрыскивания струй жидкости, соударения струй о лопатки, вращения турбинных лопаток и турбулизации потока эмульсии лопатками, проходящего через осевой канал 2. Кройе того, имеет место всасывание низконапорного потока высоконапорным за счет эжектирующего действия входных струй жидкости и насосного эффекта турбинных лопаток. В результате происходит эффективное смешение жидкостей без создания заметных гидродинамических потерь напора. При выборе угла наклона турбинных лопаток и сопел насосный эффект турбинных лопаток максимален в направлении осевого канала при угле лопаток 45, эжектирующий эффект сопел минимален при угле со стенками осевого канала 90° и максимален при 0 гидродинамическое давление струи на лопатки турбины в направлении вращения максимально при угле сопел к стенке осевого канала и угле лопаток тзфбины к плоскости поперечного сечения 90 и минимален при 0°. В соответствии с этим угол сопел принят 20 - 80°, больший угол сопел (80) в сравнении с прототипом (40°) в первом ряду осевого канала обусловлен стремлением увеличить скорость вращения турбинной лопатки. При угле большем 80° минимален эжектирующий эффект входных струй, при угле меньшем 20 минимально давление струй активной жидкости на лопатки турбины в направлении вращения. Соответственно, при угле лопаток меньше 10° минимален насосный эффект турбинных лопаток в направлении движения эмульсии, а при угле большем 50 уменьшается как насосный эффект лопаток так и давление струй жидкости в направлении вращения, кроме того, при зтом возрастает сопротивление потоку в осевом канале. Принятые углы сопел в пределах 80 - 20° и углы наклона турбинных лопаток 10 - 50° с уменьшением углов сопел и увеличением углов наклона лопаток в направлении движения эмульсии по осевому каналу обеспечивают наилучшие условия для закручивания турбинных лопаток в начале осевого канала и усиления эффекта всасывания и смешения фаз в последних рядах сопел. Установка смесителя-эжектора перед центробежным насосом позволяет увеличить технологическую эффективность 11 14 центробежных насосов. При этом более полное эмульгирование нефтяной эмульсии в избытке водной фазы, т.е. более полное смешивание, позволяет избежать расслоения фаз (нефти в воде) в трубопроводе перед центробежным насосом. Снижение до минимума гидродинамических потерь напора на приеме центробежного насоса при смешении промывочной воды и эмульсии позволяет при этом обеспечить устойчивую работу центробежного насоса с производительностью, соответствующей паспортной характеристике.

Фиг.2

w.J

1. ЭЖЕКТОР-СМЕСИТЕЛЬ, содержащий корпус с осевым каналом и рядами сопел, размещенных в стенках канала тангенциально и под острым углом к его оси, уменьшающихся в направлении осевого потока, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности смешения, он снабжен валом с турбинными лопатками, установленными в осевом канале с возможностью свободного вращения против каждого ряда сопел. 2. Эжектор-смеситель по п. 1, отличающийся тем, что угол наклона лопаток-увеличивается по ходу осевого потока от 10 до 50° и угол наклона сопел составляет Vl.l 20-80