Способ распыления жидкости Советский патент 1992 года по МПК B05B3/02 B05B3/12 

Изобретение может быть использовано при сушке, массообмене и других процессах, для проведения которых необходимо дробление жидкости на мелкие капли, в химической и смежных отраслях промышленности.

Известен способ распыления жидкости путем подачи жидкости на вращающиеся лопасти с последующим взаимодействием жидкости с набегающей поверхностью лопасти (авт. св. СССР №. 1512684, кл. В 05 В 3/12. 1987),

Недостатком этого способа является то, что при его использовании не представляется возможным обеспечить ударно 1 взаимодействие жидкости с набегающей лопастью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ распыления жидкости путем подачи ее из неподвижного средства на враи ющиеся лопасти с последующим ударным взаимодействием жидкости с набегающими поверхностями жидкости лопастей (Панащенко В.А. и Черняк Л.М. Спектр вторичных капель при импульсном разрушении крупной одиночной капли. Журнал прикладной механики и технической физики, 1981, № 3, с. 65).

Однако это г способ распыления жидкости требует больших энергозатрат на перво- начальное дробление жидкости на равномерные капли перед подачей их на вращающиеся лопасти.

Кроме того, для реализации такого способа в промышленных условиях и разработки распылителя для крупнотоннажных производств необходима дополнительная система синхронизации множества гпдлю- щих капель с вращающимися лопастями. что усложняет конструкцию распылителя и в конечном счете снижает надежность про цесса распыления жидкости

ы t

XI о ы

JO -N

|0

Целью изобретения является снижение энергетических затрат на распыление жидкости и повышение надежности процесса.

Поставленная цель достигается тем. что жидкость в зону ударного взаимодействия вводят в виде отдельных струй, от каждой из которых поверхностью лопасти отрывают и одновременно разбивают часть струи, длину 1о которой определяют следующим соотношением:

jrv/()l,

где v - скорость истечения жидкости в виде отдельных струй, м/с;

(о - угловая скорость вращения лопастей, 1/с;

k - число лопастей;

I - расстояние от входной до выходной кромки лопасти в направлении оси струи, м. На фиг. 1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа,осе- вой разрез; на фиг. 2 - коллектор; на фиг. 3 - вариант выполнения коллектора и лопасти. Устройство содержит установленный с возможностью вращения от привода (не показано) вал 1 с установленным на нем диском 2 с лопастями 3, а также связанный с трубопроводом 4 коллектор 5, отверстия б истечения которого направлены на лопасти 3 диска 2. Коллектор 5 размещен так, что отверстия 6 расположены внутри диска 2 с лопастями и направлены на среднюю часть лопасти 3, как показано на фиг. 1, 3, или расположены вне диска 2 и направлены на лопасти 3 сверху, под углом и т.п. При расположении отверстий 6 истечения (сопел) внутри диска 2 с лопастями 3 для снижения вентиляционного эффекта над лопастями 3 устанавливается кольцо 7.

Лопасти 3 выполнены преимущественно в виде вертикальных плоских неразъемных или сменных пластин, но также и в виде пластин, установленных под небольшим углом (10... 15°) к плоскости или радиусу диска 2.

Для крепления устройства в аппарате служит фланец 8.

Устройство для распыления жидкости работает следующим образом.

Приводной вал 1 с диском 2 и лопастями 3 приводится во вращение. Жидкости по трубопроводу 4 попадает в неподвижное средство в виде коллектора 5 и истекает затем через отверстия 6 в виде отдельных струй, от каждой из которых поверхностью лопасти 3 отрывается и одновременно разбивается часть струи длинной 7tv/((Wk)l,

где v - скорость истечения жидкости из отверстия коллектора 5;

(О- угловая скорость диска 2; k-число лопастей 3, расположенных на диске 2.

При взаимодействии струи с набегающей поверхностью лопасти 3 жидкость не растекается по ее поверхности в виде пленки, поскольку скорость струи мала по сравнению с окружной скоростью лопасти 3, а взрывным путем дробится на отдельные части, образуя в месте плоского удара мелкие капли. Отдельные капли, образующиеся при отрыве струи кромкой лопасти 3, разбиваются ее частью, охватывающей отверстия б коллектора 5, который может быть выполнен с трубками, соплами, вставками и т.п., как показано на фиг. 3.

Так как 1о I, где I - расстояние от входной кромки лопасти 3 до выходной в направлении оси отверстия б и струи из него, от

струи будет отрываться часть, длина которой не превышает размера лопасти 3 в направлении оси отверстия 6, т.е. исключается возможность проскока за выходную кромку лопасти 3 части струи, не взаимодействующей с лопастью 3. предотвращается попадание крупных нераздробленных капель в факел распыления жидкости

Пример. Жидкость (вода) в виде отдельных струй, истекающих из отверстий

б диаметром 0,01 и неподвижного коллектора 5 со скоростью 4,5 м/с, подают на четыре 4 лопасти 3, расположенные равномерно на диске 2, вращающемся со скоростью 3000 об/мин. Расстояние от входной до выходной кромки лопасти 3 в направлении оси отверстия 6 (здесь - ширина лопасти 3) составляет 0,025 м, расстояние от входной кромки лопасти 3 до оси вращения диска 2 равно 0,25 м. При взаимодействии с лопастью 3 от каждой струи жидкости отрывается лопастью 3 часть струи, равная

.6.28-4.5 Q ,, ю k 3000 6,28 4/60 ° 0225 И

to-где v - скорость истечения струй; со- угловая скорость диска; k - число лопастей,

В результате удара поверхностью лопастей 3 шириной 0,025 м по струям длиной 0,0225 м струи жидкости разбиваются, образуя в месте удара взрывное пылевидное облако, которое уносится за выходные кромки лопастей 3 в виде направленных факелов распыленных частиц с размером капель 100-150 мкм.

В случае распыления жидкости путем ударного взаимодействия струи с поверхностью лопасти шириной 0,02 м резко возрастает неоднородность капель по размерам в факеле распыленной жидкости, в основной массе мелких капель имеются капли диаметром 1-2 мм при дроблении струй, истекающих из отверстий 4, 6, 10 мм. Это объясняется тем, что при ударе лопастью шириной 0,02 м по струе длиной 0,0225 м (при ,5 м/с, ,0225 м) часть струй длиной 0,0025 м не разбивается набегающей поверхностью, так как успевает пройти мимо лопасти, и разрушается на крупные кап- ли в результате аэродинамического воздействия окружающего воздуха.

Данный способ позволяет за счет ударного взаимодействия отдельных струй, истекающих из неподвижных отверстий, с вращающимися лопастями, обеспечить разбивание струй на мелкие капли с исключением стадии предварительного дробления жидкости специальными устройствами, т.е. снизить энергетические затраты на распыление, и предотвратить проскок жидкости между лопастями вращающегося диска без ударного взаимодействия, повышая, таким образом, надежность процесса распыления жидкости.

0

5

0

Формула изобретения Способ распыления жидкости путем подачи ее из неподвижного средства на вращающиеся лопасти с последующим ударным взаимодействием жидкости с набегающими поверхностями лопастей, о т- личающийся тем, что. с целью снижения энергетических затрат на распыление жидкости и повышения надежности процесса, жидкость в зону ударного взаимодействия вводят в виде отдельных струй, от каждой из которых поверхностью лопасти отрывают и одновременно разбивают часть струи, длину 1о которой определяют следующим соотношением:

;rrv /wk l,

где v - скорость истечения жидкости в виде отдельных струй, м/с;

w-угловая частота вращения лопастей,

1/с 1:

1 - число лопастей;

I - расстояние от входной до выходной кромки лопасти в направлении оси струи, м.

Использование: сушка, массообмен. Сущность изобретения: жидкость в зону ударного взаимодействия вводят в виде отдельных струй,, от каждой из которых поверхностью лопасти отрывается и одновременно разбивается часть струи, длину которой определяют следующим соотношением: 1о 2 (o k I. где v - скорость истечения жидкости в виде отдельных струй, м/с: ft) - угловая скорость вращения лопастей. 1 /с; k - число лопастей: I - расстояние от входной до выходной кромки лопасти в направлении оси струи. 3 ил.

ЬЕЈ

/

8

Фиг.

5

шшшр

2 физ.З

Фие.2

г

-6

.3