Камера смешения Советский патент 1992 года по МПК B01F5/00 

4

Фиг 1

Изобретение относится к устройствам для перемешивания гомогенных и гетерогенных сред и может быть использовано в различных технологических процессах.

Известен смеситель, содержащий корпус с торцовым входным патрубком и кольцевым коллектором, в полости которого расположены радиальные сопла.

Недостатками указанного устройства являются низкая стабильность рабочих характеристик при переменных условиях эксплуатации и невысокая интенсивность смешения по длине устройства при изменении режимных параметров.

Наиболее близким к предлагаемой техническим решением является смеситель, содержащий цилиндрический корпус с торцовым входным патрубком и коллектор, опоясывающий корпус с радиальными отверстиями, в которых установлены сопла, причем во входном патрубке установлен диск с закрепленными завихрителями и размещенным по оси корпуса отражателем, выполненным в виде цилиндра с чашеобразными углублениями, расположенными против сопл. Сопла установлены с возможностью перемещения.

Недостатками известного устройства также являются относительно невысокие стабильность рабочих характеристик преимущественно при значительных перепадах давлений на соплах и интенсивность смешения по длине.

Цель изобретения - повышение эффективности смесеобразования путем турбули- зации потока.

Поставленная целью достигается тем, что в камере смешения, содержащей цилиндрический корпус, на боковой поверхности которого имеются отверстия, сообщающиеся с полостью коллектора, опоясывающего корпус, завихритель и входной патрубок, за- вихритель выполнен в виде частей цилиндрической поверхности, составляющих не менее ее четверти и прикрепленных одним концом к корпусу, оси которых параллельны оси корпуса и проходят через центры отверстий, причем входной патрубок установлен тангенциально по отношению к корпусу.

Диаметр цилиндрической поверхности составляет 0,4-0,6 диаметра корпуса.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1,

Камера смешения содержит цилиндрический корпус 1, на боковой поверхности которого расположены отверстия 2. Последние сообщены с полостью коллектора 3, снабженного патрубком 4. В корпусе 1 перед отверстиями 2 по ходу потока установлен завихритель 5, который выполнен в виде частей цилиндрической поверхности (лепестков), оси которых параллельны оси корпуса 1 и проходят через оси отверстий 2. Входной патрубок 6 установлен тангенциально по отношению к корпусу 1. Диаметр цилиндрических поверхностей составляет 0,4-0,6 диаметра корпуса 1. Количество отверстий 2 равно количеству лепестков завихрителя 5. Каждый лепесток завихрителя 5 составляет не менее четверти цилиндрической поверхности и прикреплен одним концом к корпусу.

Камера смешения работает следующим

образом.

Низконапорный компонент через входной патрубок 6 поступает в полость корпуса 1 цилиндрической камеры смешения. При этом сносящий поток приобретает тангенциальную составляющую скорости (закручивается), При входе потока в зону расположения лепестков завихрителя 5 поток делится на несколько частей. В периферии корпуса 1 образуются циркуляционные

зоны, количество которых равно количеству лепестков завихрителя 5 и отверстий 2. При этом направление закрутки в указанных зонах одинаково. В центральной части потока направление закрутки остается исходным

Таким образом, перед сечением ввода поперечного компонента через отверстия 2 поток характеризуется существенной неравномерностью распределения параметров в окружном направлении. Реализуются локальные зоны потока с закруткой Поперечные струи подаются в поток, при этом по мере проникновения струй в поток меняется не только значение, но и направление тангенциальной составляющей скорости потока. Под воздействием тангенциальной составляющей скорости струи отклоняются от радиального направления. Это способствует стабилизации мас- сообменных характеристик за счет

снижения интенсивности радиальных перетеканий. В предлагаемом техническом решении это качество усиливается за счет изменения направления тангенциальной составляющей скорости по мере проникновения. Кроме того, в предлагаемой камере смешения интенсифицируется массообмен- ный процесс за счет повышения интенсивности турбулентности в зоне взаимодействия. Увеличение интенсивности расширения струй, которое имеет место в закрученном потоке, ведет также к повышению интенсивности смешения по длине и снижению ограничения по дискретности ввода.

В зависимости от с1ц меняются размеры и интенсивность локальных закрученных зон ( - диаметр цилиндрической поверхности). В том случае, когда d4 , увеличение йц определяет уменьшение влияния периферийных циркуляционных зон на отклонение струй, При du du уменьшение du ведет к практическому отсутствию влияния центрального закрученного потока на отклонение струй, поскольку при этом 6ц (1-

- hr°nT).

Таким образом, отклонения 6ц в ту или другую стороны определяют уменьшение влияния лепестков завихрителя на интенсификацию массообменных процессов по дли- не устройства и стабилизацию массообменных характеристик. Эффективность смешения в предлагаемом техническом решении возрастает за счет организации закрученных зон в потоке пе- ред сечением ввода струй и повышения уровня интенсивности турбулентного мас- сообмена в зоне взаимодействия струй и потока.

Преимущества предлагаемого устрой- ства возрастают при использовании в технологических процессах с жесткими повышенными требованиями к интенсивности смешения по длине, например в процессах, связанных с тепловыделением в зоне взаимодействия струй и потока и значительным оттоком тепла в окружающую среду. Формула изобретения

1.Камера смешения, содержащая цилиндрический корпус, на боковой поверхности которого имеются отверстия, сообщающиеся с полостью коллектора, опоясывающего корпус, завихритель и входной патрубок, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса смесеобразования путем турбулизации потока, завихритель выполнен в виде частей цилиндрической поверхности, составляющих не менее четверти и прикрепленных одним концом к корпусу, оси которых параллельны оси корпуса и проходят через центры отверстий, причем входной патрубок установлен тангенциально корпусу.

2.Камера по п. 1,отличающаяся тем, что диаметр цилиндрической поверхности составляет 0,4-0,6 диаметра корпуса.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания гомогенных и гетероYS3SS55TTO СГИЗ : f Vffir- т тпммЛ о Г 1к генных сред и позволяет повысить эффективность смесеобразования путем турбули- зации потока. Цилиндрический корпус 1 камеры смешения снабжен входным тангенциальным патрубком 6. На боковой поверхности корпуса имеются отверстия 2, сообщающиеся с полостью коллектора 3, опоясывающего корпус. Камера смешения имеет завихритель, выполненный в виде частей цилиндрической поверхности, составляющих не менее ее четверти и прикрепленных одним концом к корпусу оси которых параллельны оси корпуса и проходят через центры отверстий камеры смешения. Диаметр цилиндрической поверхности составляет 0,4-0,6 диаметра корпуса, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. со х| со о ел 00 ел