Устройство для охлаждения и дегазации жидкости Советский патент 1991 года по МПК B01D19/00 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при охлаждении и дегазации жидкостей, в том числе при обезвоживании и охлаждении жидких углеводородов, например, авиационных топлив в процессе заправки.

Целью изобретения является повышение эффективности и снижение затрат при подготовке жидкости.

На чертеже изображено устройство для охлаждения и дегазации жидкости.

Устройство содержит напорный патрубок 1, трубу Вентури 2, установленную на входе в ускоряющее сопло 3, расположенное под углом 10°, сепарационную камеру 4 в виде криволинейной поверхности. Сопло 3 соединено с камерой 4 тангенциально. Камера 4 соединена патрубком 5 отвода газа с системой вакуумирования, патрубком 6 отвода жидкости - с системой рециркуляции (на чертеже не показана) и трубопроводом 7 - с заправляемым баком 8. Патрубок 6 соединен с камерой 5 тангенциально. На входе в сопло 3 установлен струйный гидродинамический пластинчатый излучатель 9 ультразвука (распылитель криогенной жидкости), соединенный трубопроводом 10 с источником 11 жидкого азота. На патрубке 6 установлен датчик 12 измерения температуры. Полость патрубка 6 соединена с прибором 13 контроля обводненности топлива. В газовом пространстве сепарационной камеры 4 установлен датчик 14 давления. На входе в сопло 3 установлен газоструйный излучатель 15 ультразвука, соединенный трубопроводом 16 с источником газообразного азота.

Устройство работает следующим образом.

Жидкий углеводород при 20°С подают в патрубок 1 и трубу Вентури 2 под давлением 6x10 Па с расходом 4 кг/с. На входе в сужающееся ускоряющее сопло 3 в потоке углеводорода с помощью излучателя 9

Ё

Os СП

О 00

со

ультразвука распыляют жидкий азот с расходом 1 кг/с. При движении потока в сужающемся сопле в поле ультразвуковых колебаний происходит интенсивное кипение капель, охлаждение потока и диффузия молекул в испаренный азот. Скорость потока за счет последовательного преобразования тепловой энергии в энергию давления пузырей, а энергии давления - в кинетическую возрастает. На криволинейной поверхности сепаргционной камеры происходит интенсивное отделение газовой фазы при сохранении повышенной скорости потока. Давление в газовой части камеры поддерживают на уровне, необходимом для дегазации потока по заданию (,45 to Па), что приводит к дегазации потока и обезвоживанию.

Дополнительно ускоренный отсепари- рованный поток жидкости из камеры направляется сначала на ззкольцоеку по патрубку 6. При этом осуществляют регулирование подачи жидкого азота и контролируют температуру и газонасыщение потоке обрабатываемой жидкости. При получении требуемых параметров закольцовку отключают и направляют охлажденную дегазируемую жидкость по трубопроводу 7 в бак 8. Давление подачи жидкости в бак составляет при этом 6; 6,5х105 Па, т.е. потери на сепарацию полностью компенсируются подводом энергии к потоку со стороны испаренного азота. В случае отсутствия или ограничения требований охлаждения жидкости для осуществления необходимой ее дегазации на вход в сужающееся сопло 3 через газоструйный излучатель 15 пбдают инертный газ. Раздробленный в ультразвуковом поле газ при движении жидкости в сужающемся сопле и последующей сепарации ускоряет поток и обеспечивает унос избытка растворенного газа. Дегазация при этом требует существенно меньших затрат напора, чем в традиционном циклоне.

Диспергирование криогенной жидкости в потоке дегазируемой жидкости на входе в сужающееся сопло приводит к кипению криогенных капель с интенсивным охлаждением и обезвоживанием углеводородной жидкости, снижению статического давления потока в сужающемся канале по закону Бернулли. При расширении газовых капсул, окружающих кипящие капли, газ совершает работу над окружающей жидкостью и дополнительно ускоряет ее, увеличивая долю скоростного напора при неизменном статическом давлении. Ускоренная дополнительно жидкость после сепарации на криволинейной поверхности, сопровождаемой уносом газа, сохраняет повышенный

скоростной напор, что приводит к повышению полного давления потока жидкости и снижению последующих затрат на перемещение к потребителю. Таким образом, в ус5 тройстве, реализуется последовательное преобразование тепловой энергии, отбираемой у охлаждаемой жидкости, в энергию давления газовых капсул, а энергии давления газа в кинетическую энергию потока

0 охлажденной жидкости.

8 процессе сепарирования двухфазного потока на криволинейной поверхности осуществляется в условиях пониженного статического давления интенсивный отвод

5 газовой фазы и дегазация потока с последующим его отводом тангенциально по направлению движения. Это позволяет без потерь сохранить приобретенный скоростной напор жидкости и дегазировать ее.

0 Остаточная концентрация газа, растворенного в жидкости, определяется при этом давлением среды над криволинейной поверхностью. Внедрение криогенной жидкости в поток через гидродинамические

5 излучатели ультразвука позволяет осуществить дробление кипящих капель в процессе движения потока, обеспечить за счет пульсаций газовых капсул интенсификацию тепломассообмена, «агитационные пульсации

0 давления, возникающие при истечении основного потока через кавитирующую трубу Вентури приводят к пульсациям скорости потока и интенсифицируют дегазацию в процессе сепарации на криволинейной по5 верхности.

Распыление жидкого азота в потоке обрабатываемой жидкости на входе в сужающийся канал, сепарация полученного ускоренного двухфазного потока на криво40 линейной поверхности, воздействие на двухфазный поток ультразвука и кавитаци- онных пульсаций позволяют использовать новое свойство - преобразование тепловой энергии потока в его скоростной напор Другими

45 словами данное изобретение позволяет дегазировать и перекачивать жидкость за счет тепловой энергии, заключенной в ней. Использование изобретения при заправке охлажденных дегазированных жидкостей

50 позволит упростить оборудование, снизить затраты на технологический процесс.

Формула изобретения

55 1. Устройство для охлаждения и дегазации жидкости, включающее сепарационную камеру с входным патрубком, патрубками отвода жидкости и газа, и распылителем криогенной жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности

и снижения затрат при подготовке жидкости, входной патрубок выполнен в виде ускоряющего сопла, сепарационная камера выполнена в виде криволинейной поверхности, распылитель криогенной жидкости установлен на входе в ускоряющее сопло, а патрубок отвода жидкости и ускоряющее сопло соединены с сепарационной камерой тангенциально.

2.Устройство по п. 1, отличающее- с я тем, что ускоряющее сопло выполнено сужающимся.

3.Устройство по п. 2, отличающее- с я тем, что оно снабжено кавитирующей трубой Вентури, установленной на входе в ускоряющее сопло, а распылитель криогенной жидкости выполнен в виде гидродинамического излучателя ультразвука.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано лри охлаждении и дегазации жидкостей, в том числе при обезвоживании и охлаждении жидких углеводородных топлив в процессе заправки. Цель изобретения - повышение эффективности и снижение затрат при охлаждении и дегазации жидкости. Устройство содержит сепарационную камеру с входным патрубком в виде ускоряющего сопла, патрубками отвода жидкости и газа. На входе в сопло установлен распылитель криогенной жидкости в виде гидродинамического излучателя ультразвука. Сопло выполнено сужающимся. Патрубок отвода жидкости и сопло соединены с сепарацион- ной камерой тангенциально. На входе в сопло установлена кавитирующая труба Вентури. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.