Способ смешения потоков газа или жидкости Советский патент 1989 года по МПК B01F3/02 B01F3/08 

Изобретение относится к технологии перемешивания двух или нескольких потоков жидкостей или газо(1.

Цель изобретения - повьш1ение эффективности перемешивания.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Камера смешения содержит корпус 1, в боковой поверхности которого в два ряда вьтолнены отверстия 2 и 3, которые сообщаются с полостью одного коллектора 4 . Последний снабжен подводящим патрубком 5. Внутри коллектора 4 в зоне расположения отверстий 2 и 3 на боковой поверхности корпуса 1 с возможностью вращения установлена кольцевая обечайка 6. Отверстия в пределах каждого ряда 2 или 3 образуют две группы разнонаправленных отверстий соответственно 7 и 8. Причем все отверстия 7 и 8 равномерно расположены по периметру корпуса I, а со седние отверстия в ряду относятся к разным группам. Отверстия в разных рядах (2 и 3), расположенные вдоль одной образуюшей корпуса 1, разнонаправленны. Кольцевая обечайка 6 имеет сегментные вырезы (окна) 9, размер которых равен расстоянию между соседними отверстия 7 и 8 в ряду. Устройство работает следующим образом.

Низконапорный компонент поступает в виде сносящего потока в корпус 1 камеры смешения. Высоконапорный компонент через патрубок 5 поступает в коллектор 4, предназначенный для равномерного распределения высоконапорного компонента по отдельным отвер4

:о

4

со ел

стиям. Высоконапорный компонент через окна 9 обечайки 6 подводится к отверстиям обоих рядов 2 и 3 отверстий и истекает через них в виде разнонаправленных поперечных струй в корпус 1, где и осуществляется смешение с низконапорным компонентом. При вращении обечайки изменяется положение окон 9 в окружном направле- НИИ, как следствие периодически изменяются группы отверстий, через которые происхбдит подача поперечного компонента. Ко при этом поперечные струи разных рядов всегда разно- правленны.

Пример 1 . Смешение сред газ газ.

Режимные параметры испытаний: продукты сгорания после газогенератора Gf 30-100 r/ci di 50, 100 мм if 573 К; k , 1 ,33; холодный воздух Т 293 К; ki 1 ,40- G , 0- 180 г/с.

Номинальная режимная точка работы устройства G 0,265. Номинальные геометрические параметры устройства, реализукицего известный способ: количество отверстий п 8, угол хордаль ной струи (осей отверстий) ft 25

относительный диаметр

d

QK

0,1

( диаметр отверстия d - диаме камеры). Номинальные геометрические параметры устройства, реализующего предлагаемый способ, п 16, m 2 j /9 25°, d - 0,070 (га - количество рядов отверстий с противоположной их ориентацией). Расстояние между рядами отверстий составило 1 - 1/d - 0,15.

В табл. 1 приведены данные сравнительных испытаний (в устройстве, реализующем предлагаемое техническо решение). Число оборотов обечайки N - 300 об/мин.

Установлено, что зависимость 6(5) для предлагаемого технического решения менее резкая. Повьш1ается стабильность рабочих характеристик, так, -если для известного способа из условия ,97 диапазон стабильной работы составляет и G 0,035, то для предлагаемого технического решения ЛС 0,048, т.е. в 1,45 р больший. Существенно повьш1ается в предлагаемом техническом решении интенсивность смещения по длине

(уменьшается ) как за счет противоположной подачи струй в соседних рядах, так и за счет периодического изменения направления подачи в пределах каждого ряда.

Пример 2. Смешение сред, рассмотренных в примере 1, с тем же набором режимных и геометрических параметров, но исключение составляет скорость вращения N кольцевой обечайки.

В табл. 2 приведены данные сравнительных испытаний при N Var (UG - диапазон стабильной работы на выходе из устройства при условии ,97; X - минимальное значение

WM ипотребляемой длины зоны смешения).

Пример 3. Среды жидкость - жидкость (вода и смесь: нефтяной сульфанат, изопропилов ый спирт, дезмульгатор, бензин Калоша). Параметры сред: нефтяной сульфанат плотность j 0,954-0,992 кг/м, вязкость р 16 пауз (при 40 С)| бензин j 0,70-0,73 кг/м-, кинематическая вязкость V 0,35; изопро- пиловый спирт - р 0,785-0,786 кг/м )ы 3,89 пауз, деэмульгатор р 1,05 кг/м , р 3 пауз (t 40 с) Общий расход V 0,035 м /с. Соотношение расходов,%: сульфанат 5-10, спирт 1-1,5, деэмульгатор 1-1,5, бензин 50-55, вода 35-40. Номинальный режим соответствует соотношению расходов 5:1:1:5,5:38.

Использование предлагаемого технческого решения при условии d 50 мм, m 2, fi 25°, п 16, N 50 позволяет обеспечить высокую интенсивность перемешивания ( и С 0,003) во всем диапазоне соотношения расходов сред (Л С - неравномерность поля концентраций смеси на выходе из устройства, Хц 0,8; d , 0,8 калибра камеры смешения - проточной части).

Предлагаемый способ позволяет устранить закрутки потока смеси на выходе из устройства, высокую интенсивность смешения по длине (на 20% вьщ1е) . Оба качества соответствуют I уменьшению влияния сил гравитации на расстояние подготовленной смеси и снижению, как следстпне качества приготовления смоги.

Формул

изобретения 1 . Способ смешения потоков газа или жидкости путем подачи в сносящий поток распределенных рядами попереч- 5 ных хордальных струй другого компонента, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективноU94

я й - 5 ,

U949516

сти перемешивания, осуществляют периодическое изменение направления подачи хордальных струй.

2. Способ поп. 1, отлича ю- Щ и и с я тем, что в соседних рядах изменение направления подачи струй осуществляют в противофазе.

Таблица I

Изобретение относится к технологии перемешивания двух или нескольких потоков жидкостей или газов и позволяет повысить эффективность перемешивания за счет интенсификации конвективного и турбулентного массопереноса. Для этого при хордальной подаче струй одного из компонентов в поток другого периодически изменяют направление подачи струй. Причем в соседних рядах это изменения осуществляют в противофазе. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

UG

0,39 0,42 0,4Д0,450,470,48

А Б

f t

-lj

ФигЛ

-воt t

4-

Фив. 2

Редактор И. Горная

Составитель Т. Круглова

Техред А.Кравчук Корректор л. Натай

Заказ 4147/4

Тираж 547

ВНИ1ШИ Го(-.ула;)гтвенного комитета по изобретениям и открытиям 1 КИТ СССР 11)U35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проичь ,-1 гронно-| опиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Про- ктная,

Б-б

Фи9.3

Подписное