Способ распыления жидкости Советский патент 1982 года по МПК B05B17/04 

(54) СПОСОБ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ

1

Изобретение относится к технике диспергирования жидкости в различных тепломассообменных аппаратах, в частности распылительных сушилках, кондиционерах, скрубберах, грануляторах и др. Преимущественная область использования t- распылительная сушка.

В современных аппаратах широко осуществляются способы распыления, жидквстей, основанные на динамическом взаимодействии их с потоками газов, а также на действии центробежных сил |jl.

Однако эти способы распыления не позволяют получать однородные по размерам капли и характеризуются ограниченными возможностями регулирования их размеров.

Известен также наиболее близкий к предлагаемому способу способ распыления л идкости, при котором наносят диспергированную жидкость в закрытой камере на несмачиваемую поверхность, перемещают последнюю по криволинейной траектории и удаляют образовавшиеся капли с этой поверхности 2.

Капли с несмачиваемой поверхности удаляют в набегающнй на летательный аппарат воздушный поток. При этом крупные капли под напором потока соскальзывают с поверхности распылителя вниз на обрабатываемое поле, а мелкие капли, погруженные в пограничный слой воздуха, остаются на поверхности распылителя.

Способ может быть реализован и в объеме тепломассообменных аппаратов с целью повыщения однородности распыления за счет снижения содержания мелки Х капель, однако для этого требуется создание специального воздущного потока для сдува капель, что связано со значительны10ми, дополнительными энергозатратами на привод специальных вентиляторов или компрессоров. Кроме того, технически довольно сложно получить ПОТ01К воздуха с равномерным распределением скоростей, параметров турбулентности, а следовательно, и добиться одинакового воздействия на капли. Это в значительной степени влияет на однородность получаемых капель по размерам и на возможность регулирования их

20 размера.

Целью изобретения является повыщение однородности капель по размерам и расширение диапазона регулирования их размеров.

25

Указанная цель достигается тем, что при осуществлении способа распыления жидкости, при котором наносят диспергированную жидкость в закрытой камере на несмачиваемую поверхность, перемещают 30 последнюю по криволинейной траектории и

удаляют образовавшиеся капли с несмачиваемой поверхности, согласно изобретению удаление образовавоиихся капель с несмачиваемой поверхности осуществляют при линейной скорости перемещения песмачиваемой поверхности 4-30 м/с и при радиусе кривизны криволинейной траектории перемещения несмачиваемой поверхности не менее 0,02 м.

На чертеже изображена схема, поясняющая предлагаемый способ распыления жидкости.

По такому способу наносят диспергированную жидкость с помощью форсунки 1 в закрытой камере 2 на несмачиваемую поверхность 3 в виде ленты, перемещают последнюю по криволинейной траектории- по поверхности приводного 4 и натяжного 5 барабанов и удаляют образовавшиеся капли с поверхности 3.

Удаление образовавшихся капель с поверхности 3 осуществляют при линейной скорости V перемещения несмачиваемой поверхности 4-30 м/с и радиусе R кривизны криволинейной траектории перемещения несмачиваемой поверхности не менее 0,02 м.

При этом получают центробежные .ускорения от 800 до 15000 м/с (,.--: .

/

В указанном диапазоне центробежных ускорений мелкие капли легко отделяются гравитационной сепарацией. При значениях центробежных ускорений менее 800 м/с капли при отрыве дробятся на несколько частей, что значительно ухудшает качество распыла. Необходимым условием осуществления сепарации капель по размерам при их отрыве от поверхности ленты является осаждение капель на ленту (вытеснение воздущной прослойки между каплей и лентой).

На характер движения и осаждения капель лсидкости определяющее влияние оказывают процессы, происходящие в пограничном слое движущейся ленты.

Для капель, падак щих по нормали к направлению движения ленты, возможны четыре вида взаимодействия с поверхностью ленты: 1 - капля при контак:те захватывается лентой и растекается по ее поверхности; 2 - капля входит в пограничный слой ленты, незначительно деформируется, часть ее вещества растекается по поверхности, а часть отражается; 3 - .капля сильно деформируется в пограничном слое и, не касаясь ленты, отражается от ее поверхности; 4 - капля входит в пограничный слой, захватывается потоком воздуха и движется по искривленной траектории вдоль поверхности ленты, не осаждаясь на ней (этот вид взаимодействия характерен только для очень мелких капель).

Вид взаимодействия капель с движущейся лентой в основном определяется величиной энергии их движения и скоростью ленты. Переход от одного вида взаимодействия к другому при скорости капель у,; const наблюдается при изменении,скорости ленты.

Исследования процесса взаимодействия капель с движущейся поверхностью, проведенные с помощью скоростной киносъемки, показали, что для капель, получаемых с помощью форсунок обычного типа (диаметр капель мкм, скорость витания 0,3-6 м/с), осаждение на поверхности,

(первый вид взаимодействия) наблюдается при скоростях ленты до 30 м/с, при флее высоких скоростях преобладают второй и четвертый виды взаимодействия. При движении поверхности на криволинейном участке сбрасываются капли с диаметрами, превышающими некоторый граничный диаметр , определяемый параметрами движения несмачиваемой поверхности - V, R, физическими свойствами

диспергируемой л идкости (поверхностное натяжение и плотность) и поверхности. Сбрасываемые капли имеют одинаковые начальные скорости, равные скорости v движения поверхности, причем «апли с

большей массой имеют большую «дальнобойность, т. е. равенство начальных скоростей капель создает предпосылки для их четкой гравитационной сепарации по размерам, по длине факела. При увеличении

центробежного ускорения граничный размер капель, сбрасываемых па криволипейном участке двил :ения поверхности, уменьшается. Если при этом не превышать наперед заданного, определяемого опытпым путем значения центробежного ускорения, то на поверхности сохраняются те капли, сброс которых по условиям распыления не целесообразен. С увеличением (центробежного ускорения верхний предельный размер

сбрасываемых капель также уменьшается. Это объясняется уменьшением вероятности образования крупных капель на поверхности в результате коагуляции при увеличении ее скорости движения и дроблением

крупных капель первичного распыла при взаимодействии с поверхностью, движущейся с большой скоростью. Скорость движения поверхности ограничивается 30 м/с, так как при движении ее с более высокими скоростями эф фективность осаждения капель значительно снижается вследствие увеличения доли отраженных капель. Однородность распыления при центробежном ускорении до 15 000 ы/с наиболее высокая,

при большем ускорении однородность распыления ухудщается. Это связано с тем, что для капель с размерами менее ;100 мкм, получаемых при .центробежных ускорениях более 15 000 с/м, возрастает влияние продессов рассеяния (диффузии), которые нарушают точность гравитационной сепарации капель по размерам при оседании. При значениях центробежного ускорения менее 15 000 м/с образующееся при отрыве основных капель незначительное количество мелких кацель-«спутникоБ оседает около криволинейного участка. Технически способ был реализован в лабораторных условиях. Модельной жидкостью служила вода. Способ осуществляли следуюш,им образом. Полидисперсные капли, полученные при диспергировании форсункой 1, осаждались на поверхность 3 движущейся бесконечной фторопластовой ленты, натянутой на приводной 4 (диаметр 100 мм) и натяжной 5 (диаметр 120 мм) барабаны, расположенные на расстоянии 0,5 м друг от друга. При движении ленты по поверхности барабана 4 осуществлялся сброс капель под деиствием .центробежных сил. Размеры сбрасываемых капель регулировались изменением скорости движения ленты (частоты вращения барабана 4). Форсунка 1 располагалась в камере 2 на расстоянии 0,5 м от поверхности этой ленты. Плотность орошения поверхности последней на площади 50-10 м2 изменялась от 0,04 до 0,1 кг/м2 с. Результаты, полученные при нанесении на ленту капель, минимальный размер которых 20 мкм, максимальный - 350 мкм, средний объемно-поверхностный- .1300 мкм, медианный - 55 мкм, следующие:ЦентробежноеДиаметр сбраускорение, м/с сываемых капель, мкм 900-1400 460- 710 300- 450 230- 350 180- 270 120- 190 30- 160 Использование предлагаемого способа распыления жидкости по сравнению с изшестными обеспечивает следующие преимущества: возможность значительного повышения температуры теплоносителя в объеме аппаратов при распылительной сушке термочувствительных продуктов без опасности перегрева частиц, образующихся в результате сушки мелких капель, например при повышении температуры теплоносителя со 130 до 200° С удельные расходы теплоносителя (на 1 кг испаренной влаги) снижаются в 2,5 раза, удельные расходы тепла на 60%, соответственно снижается расход энергии на привод вентилятора; возможность повышения однородности дисперсного состава сухого продукта и, следовательно, уменьшение его слеживаемости, улучшение товарного вида; снижение затрат на сооружение систем улавливания частиц уноса (в несколько раз) за счет укрупнения и повышения однородности капель по размерам. Формула изобретения Способ распыления жидкости, при котором наносят диспергированную жидкость в закрытой камере на несмачиваемую поверхность, перемещают последнюю по криволинейной траектории и удаляют образовавшиеся капли с несмачиваемой поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности капель по размерам и расширения диапазона регулирования их размеров, удаление образовавшихся капель с несмачиваемой поверхности осуществляют при линейной скоости перемещения несмачиваемой поверхности 4-30 м/с, и при радиусе кривизны риволинейной траектории перемещения несмачиваемой поверхности не менее 0,02 м. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Пажи Д. Г. и др. Распылители жидости. М., «Химия, 1979, с. 11. 2.Авторское свидетельство СССР 527340, кл. В 64 D 1/18, кл. А 01 М 7/00, 1975 (прототип).

dodi

Хапли-fffHoS//6/e

- .cftynHi/tiu/la/r u