Способ диспергирования жидкостей в потоке и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК B01F3/00 B01F5/12 

17

(Л

ел

о |С

о

начала до конца процесса диспергирования увеличивают частоту изменения давлений, а амплитуду уменьшают. Устройство для диспергирования жидкостей в потоке содержит корпус 5, в котором соосно на приводном валу 6 установлены диск с перфорированными на 2/3 длины лопатками 8 и обечайкой 9 и вихревая крыльчатка 14. Обечайка 9 имеет перфорированные выступы. Перфорация лопаток и выступов выполнена с одинаковым шагом в шахматном порядке.

Диск закреплен с помощью гайки-фиксатора 13. Соосно с гайкой закреплен патру бок 3 ввода диспергируемого компонента. Оконечность патрубка имеет форму расширяющегося конуса 4 с углом раскрытия 45°. Поверхность гайки-фиксатора, обращенная к патрубку 3, выполнена конической с углом 60 и рифленой. Для создания устойчивого вакуума крыльчатка 14 установлена за

диском 7 по ходу потока. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике приготовления монодисперсных систем и может найти применение в различных отраслях промышленности. Оно обеспечивает повышение качества при приготовлении водотопливных эмульсий. Способ диспергирования жидкостей в потоке заключается в том, что диспергируемый компонент перегревают относительно температуры насыщения и вводят в виде пленки при пониженном давлении в поток топлива. Полученную смесь разделяют на потоки, каждый из которых обрабатывают путем изменения давления до избыточного, например, пропуская поток через отверстия или щели. При этом от начала до конца процесса диспергирования увеличивают частоту изменения давлений, а амплитуду уменьшают. Устройство для диспергирования жидкостей в потоке содержит корпус 5, в котором соосно на приводном валу 6 установлены диск с перфорированными на 2/3 длины лопатками 8 и обечайкой 9 и вихревая крыльчатка 14. Обечайка 9 имеет перфорированные выступы 10. Перфорация лопаток и выступов выполнена с одинаковым шагом в шахматном порядке. Диск закреплен с помощью гайки-фиксатора 13. Соосно гайке закреплен патрубок 3 ввода диспергируемого компонента. Оконечность патрубка имеет форму расширяющегося конуса 4 с углом раскрытия 45°. Поверхность гайки-фиксатора, обращенная к патрубку 3, выполнена конической с углом 60° и рифленой. Для создания устойчивого вакуума крыльчатка 14 установлена за диском 7 по ходу потока. 2 с.п.ф-лы, 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области создания монодисперсных систем в потоке плохо- растворимых и нерастворимых или несме1ии- ваюшихся жидкостей, например высоковязких тяжелых топлив с более легкими, обводненными или загрязненными, нефтеостаг- ками, токсичными или нефтесодержашими водами, и может быть использовано в судовой и стационарной энергетике, химической, строительной, нефтедобывающей и перерабатывающей, пищевой промышленности и т. д.

Целью изобретения является повышение качества при приготовлении водотопливных эмульсий.

На фиг. 1 показано устройство для диспергирования, разрез; на фиг. 2 вид / на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез 15 - Б па фиг. 2; на фиг. 4 |-рафик изменения давления.

Устройство для диспергирования жид- KocTei; в потоке содержит патрубок 1 подвода топлива, клапан 2 ввода диспергируемой (|)азы (компонента) и патрубок 3 ввода диспергируемой фазы, оконечность которого вьшолнена в виде расширяющегося конуса 4 с углом 45. В корпусе 5 уста- HOB. iepi па приводном валу 6 вращаюпшйся диск 7, который имеет лопатки 8 и обечайку 9, представляюп1ий собой центробежную кр1 1льчатку. Лопатки 8 перфорированы по периферии на 2/3 их длины для сохранения насосного свойства. Обечайка 9 имеет па вне111ней поверхности выступы 10 с отверстиями 11. Отверстия 12 и 11 лопаток и обечайки выполнены сужающимися походу потока. Перфорация лопаток и выступов обечайки выполнена в 1пахматном порядке, а продольный и поперечный njarn равны между собой. Начало каждого выступа 10 совмещено с концом лопатки 8. Перфорированные выступы обечайки расположены таким образом по нескольким причинам: целесообразность фиксации и технологичность изготовления зоны малых давлений, что благоприятно влияет на выход потока топлива, резкий срыв струи в сторону высоких давлений, т. е. туда, где расположен

0

5

неперфорированный участок обечайки, создает зону повышенных давлений и турбули- зации потока у набегающей поверхности лопатки 8.

Перфорированные выступы и неперфори- ровапные участки обечайки образуют nyjib пару и создают определенную частоту колебаний дисперсной системы. .Диск 7 снабжен 5 гайкой-фиксатором 13, установленной соосно с конусом 4 патрубка 3 ввода. Поверхность гайки-фиксатора выполнена конической с уг- ло.м 60° и рифленой (рифление выполнено накаткой). Парубок 3 вместе с конусом 4 имеет возможность продольного перемепхе- ния.

Углы конуса 4 и гайки-фиксатора обеспечивают ввод диспергируемого компонента в ноток в виде тонкой пленки и равномерно по объему. При этом механические примеси и асфа;|ьтосмолистые включения беспрепятственно входят в зазор и с помощью вращающегося рифленого конуса гайки-фиксатора 13 размельчак;тся и переводятся в .мелкодисперсное состояние. В корпусе за диском 7 по ходу поюка установлена вихре- 0 зя крыльчатка 14 для создания устойчивого вакуума.

Корпус снабжен патрубком 15 вывода, на котором установлена раздаточная коробка 16, имеюп1ая диспергаторы 17 клапанного типа. На выходе диспергатора 17 установ- 5 лен клапан 18, регулирующий производительность.

Устройство работает следующим образом.

При включении электродвигателя начинает вращаться приводной вал 6 и установленные на нем центробежная и вихревая 14 крыльчатки.

Вихревая крыльчатка 14 создает вакуум на всасывающей стороне. За счет вакуума подсасывается поток топлива, например топочный мазут, через патрубок 1 подвода е топлива. Розжиг факела, например, в котле происходит на чистом топливе, что иск-тю- чает попадание воды в форсунку и на распыл во вре.мя розжига. При появлении факела осу1иествляют подачу компонента в поток

0

юилива Компонентом могут быть легкие, обводненные и загрязненные топлива или нефтеостатки, которые тоже, как правило, являются обводненными, а также токсичные, например нефтесодержащие, воды. Ввод компонента осуществляют через клапан 2, патрубок 3 и зазор между конусом 4 патрубка 3 ввода и рифленым конусом гайки-фиксатора 13 тонкой пленкой и равномерно по объему потока топлива. Вводимый ком- понент, в частности вода, поступает в зазор в перегретом состоянии относительно температуры насыщения для определенного вакуума и дальше в поток гоплива При снятии перегрева и давления компонент переходит из жидкой фазы в газообразную, т. е. пре- образуется в мелкие пузырьки пара и в этом состоянии переходит в поток топлива. Содержащаяся в потоке топлива влага переходит также из жидкой фазы в газообразную и в виде пузырьков пара распределяется по oobtMy топлива. Два гютока: топлива и ком понента. например нефтесодержащих вод, об 1 едииив111ись, создают общий поток, который поступает в рабочую полость. Общий liOTCiK, лосгупинший в рабочую по. юсть, ()ачде., на ряд отдельпы.х параллельных пигоков. К()М11Онеит, введ1-|1ный в поток и присугствующи В самом потоке топлива, 1 ереп1едп1И11 из жи.чкой фазы в газообраз- HVK.), т. е. i вило пузырьков пара, под давлением начинает конденсироваться и iiy пара сх.юпываются. что приводит к i-nie большему ра.пнмьчепию компонента в обьсме кпока топ.иша. Каждый из потоков на()ли1ся .между лопатками 8, однако у лопагки 8 . тс Я наб тающаи сгорона, ко- ToptiH ис111)1тывает давление .массы, и внут

|)снпяя, па к )-г()р(Я1 -/ даилениУ отсут

ci inioT Ь р .ме гого, у иабгг иющей стороны .lonai KH 8 pat по. южепа обечайка 9, i. O и(. iit |)(j).()/нас1пыи участок. Эю значит, 410 юиж. направленны на п пфоранию iR H г)и()( жиой крыльчатки под действием центробежных сил. встречает сонротивление закр11ГГ )й часги обечайки 9, чго приводит к ту)Г)улпзации потока в гпой зоне. При на .чабе ающей стороне- /юпатки 8 резко во.- расгает даи.чепие, тогда .Ччидкость устрем- ;| е 1ся копус1 ые отверстия на другую сто)О(1у лопатки 8, где давления низкие, что приносим к обра.и)ванню кавитирующи.х СТ1ПЙ. Встречаясь в зоне пониженного .давления с топ-ливом, идущим на В1)1ход через мк рстми в (ыстунах 1() обечайки, струи : урбу.ли..)ют biTOT ноток топ.чива, причем сами дпооя к.я и превращаютси и .мелкодиснерс- иую смесь топлива и компонента, введенного н iioroK. Р.сли регулировать нроизводитель- пг,ст1 клананом 18 па выходе устройства, жидкости, понавиние и цетробежную крыль- чатк. пе1)етека1от через нерфорацию в лопат- 8 из одного об ьема i другой и т. д. Из пент()оГ)ежной крыльчатки через перфо- paiiHio 11 выст па И) обечайки 9 поток

р 5 5 0

5

о 5 0 г

топ.чива поступает тонкими струями, а общий поток захватывается самовсасывающей вихревой крыльчаткой 14 и вновь обрабатывается за счет разности скоростей крыльчатки и дисперсной системы. Пульс пары создают пульсации в жидкости с частотой j n-K, где п - число оборотов вала; Л - количество пар выступ - впадина на внещней стороне обечайки.

Это сделано для уменьп1ения амплитуды и увеличения частоты колебаний давлений, применяемой в обработке дисперсной систе- Mh.i, т. е. создания определенной частоты колебаний дисперсной системы, причем эта частота и амплитуда колебаний передаются тарелке клапанного диспергатора 17.

Пример. топочный 40 и 100 «В подсасывают за счет сил вакуума с давлением 0,2-0,8 кг/см. Скорость топлива 0,3 - 0,6 м/с. Температура топлива 50-80°С, при этом вязкость топлива менее .предельно допустимой для перекачивающих насосов. Температура воды на входе в насос 50- 1 , вода перегрета относительно температуры насыщения при указанном давлении. Скорость жидкости в отверстиях лопаток и обечайки выще 20 м/с, что позволяет получить кавитирующие струи, при этом уменьшается размер частиц диспергируемого компонента.

Зависимость диаметра капель воды от производительности устройства является постоянной характеристикой (при изменении производительности от 72 до 900 кг/с средний диаметр капель остается практически неизменным -- 8 мкм). Слабое увеличение диа.метра капель с ростом производительности связано с уменыиением кратности циркуляции.

Диаметр перфорации крыльчатки и обечайки (в пределах 0,1-3,5 мм) практически не влияет на дисперсность получаемой э м л ьс и и.

Формула изобретения

5

полнен1)1 в выступах обечайки, устройство снабжено вихревой крыльчаткой для создания устойчивого вакуума, установленной по ходу потока за крыльчаткой соосно с последней.

8iJdA

.2

фиг.5