Распылительный смеситель жидкостей

 

Изобретение относится к распылительным смесителям жидкостей и позволяет повысить качество смеси и интенсифицировать процесс: смешения. Распылительный смеситель жидкостей. содержит корпус, имеющий патрубок ввода сплошной фазы, форсунку для дисперсной фазы, размещенную в верхней части корпуса по его центральной оси и смесительньй элемент. Смесительный элемент вьтолнен в виде расположенного соосно с форсункой конического экрана с цилиндрической направляющей на внутренней поверхности и вогнутой торообразной направляющей , сопряженной с его наружной, поверхностью и со стенкой корпуса. Кроме того, смесительный элемент включает установленный под экраном отражательньш конус с вогнутой нижней поверхностью и полый обратный усеченный конус, имеющий днище с центральным отверстием, соединенным с патрубком ввода сплошной фазы, над которым расположен отражательный конус . При этом диаметр основания отражательного конуса меньше диаметра днища,.а диаметр основания конического экрана больше диаметра верхнего основания обратного усеченного конуса . 1 ил. «

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (19) (И) (51)4 В 01 F 5/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Т. ".„ (Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:: Б

Н A BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ц1Я ит,>. — ---. (21) 3997095/31-26 (22) 27.12.85 (46) 23.10.87. Бюл. Ф 39 (71) Ярославский политехнический институт (72) А.А. Чуфаровский, В.С. Галустов, Х.А. Аронович, А.З. Иельман и Н.А. Данилов (53) 66.063(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 997771, кл. В 01 F 5/18, 1981. (54) PACIIbIJIHTEJIbHbIA СМЕСИТЕЛЬ ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к распылительным смесителям жидкостей и позволяет повысить качество смеси и интенсифицировать процесс:смешения.

Распылительный смеситель жидкостей. содержит корпус, имеющий патрубок ввода сплошной фазы, форсунку для дисперсной фазы, размещенную в верх-ней части корпуса по его центральной оси и смесительный элемент. Смесительный элемент выполнен в виде расположенного соосно с форсункой конического экрана с цилиндрической направляющей на внутренней поверхности и вогнутой торообразной направляющей, сопряженной с его наружной. поверхностью и со стенкой корпуса.

Кроме того, смесительный элемент включает установленный под экраном отражательный конус с вогнутой нижней поверхностью и полый обратный усеченный конус, имеющий днище с центральным отверстием, соединенным с патрубком ввода сплошной фазы, над которым расположен отражательный конус. При этом диаметр основания отражательного конуса меньше диаметра днища,.а диаметр основания конического экрана больше диаметра верхнего основания обратного усеченного конуса. 1 ил.

ЗО

1 13

Изобретение относится к аппаратурному офррмлению процессов смешения двух жидкостей, особенно в случаях, когда отношение их расходов велико.

Смеситель может применяться в нефтехимической, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повьш ение качества смеси и интенсификация . процесса смешения °

На чертеже схематически изображен смеситель, продольный разрез.

Распылительный смеситель жидкостей содержит корпус 1, имеющий патрубок 2 ввода сплошной фазы, форсунку

3 для дисперсной фазы, размещенную в верхней части корпуса по ее центральной оси, и смесительный элемент.

Смесительный элемект выполнен в виде расположенного соосно с форсункой 3 конического экрана 4 с цилиндрической направляющей 5 на внутренней поверхности и вогнутой торообразной направляющей 6, сопряженной с его канаружной поверхностью и со стенкой корпуса. Кроме этого, смесительный элемент включает установленный под экраном отражательный конус 7 с вогнутой нижней поверхностью 8 и полый обратный усеченный конус 9, имеющий днище 10 с центральным отверстием

11, соединенным с патрубком 9 ввода сплошной фазы. Над патрубком 2 расположен отражательный конус 7. При этом диаметр основания отражательного конуса 7 меньше диаметра днища

10, а диаметр основания конического экрана 4 больше диаметра верхнего основания обратного усеченного конуса 9.

Смеситель работает следующим образом.

Диспергируемая через форсунку 3 жидкость равномерно орошает пленку сплошной жидкости, поступающей через щелевое отверстие между вогнутой нижней поверхностью 8 конуса 7 по, днищу 10 смесительного элемента на стенки конуса 9, где происходит контактирование фаз.

Управляя распределением и дисперсностью жидкости путем изменения геометрии форсукки и давления в ней, можно легко получить нужное качество смеси, причем смесь образуется практически мгновенно. Часть капель в центре факела отражается отражательным конусом 7 также на пленку сплошной фазы, Величина за=-ора между дннщем 10 и поверхностью конуса 8 определяет толщину пленки сплошной фазы.

Конический экран 4 и цилиндрическая направляющая 5 препятствуют движению газа через свободное пространство, незанятое факелом, из области повышенного давления в нижней части факела в область покиженного давления у корня факела около форсунки. Давление газа повышается за счет передачи энергии от летящих капель к газу, при этом газ начинает двигаться в направлении движения капель (эжекция).

Пленка смеси, образовавшейся на стенках конуса 9, направляется в полость, образованную стенкой корпуса, направляющей б и частью экрана 4.

Здесь пленка„ двигаясь к полости, продолжает увеличивать свою поверхность (расходящийся конус). Затем при движении по направляющей внутрь аппарата поверхность пленки уменьшается, после чего при движении по внешней поверхности экрана 4 снова возрастает. Далее при свободном движении пленка смеси из полости пересекается с пленкой, направляющеися в полость, стекает в нижнюю часть аппарата и отводится из него.

Смесительный элемент обеспечивает равномерное насыщение каплями одной жидкости (с меньшим расходом) пленки другой (с большим расходом), поскольку в данном случае образуется осесимметричная, соосная с факелом пленка с развитой поверхностью. При этом вся поверхность пленки контактирует со всеми каплями, в том числе и из центральной части факела, благодаря отражению их от конуса 7. Нормальное расположение пленки к направлению полета капель обеспечивает эффективное внедрение их в пленку. Образование пленки необходимой толщины обеспечивается зазором между днищем

10 и поверхностью 8. За счет того, что диаметр основания конуса 7 меньше диаметра днища 10, пленка, отраженная поверхностью 8, ударяется о дниme 10 и растекается по стенкам конуса. Благодаря направлению стенок ко-, нуса в полость„ образованную корпусом 1, каправляюшей 6 и экраном 4, пленка смеси попадает в эту полость и дополнительно перемешивается за счет изменения своего сечения. Скорость движения жидкости в пленке снижается незначительно за счет план—

1346219

4 ного перехода, образованного направляющей, поэтому при пересечении пленок происходит дополнительное перемешивание с высокой интенсивностью.

Конический экран 4, внутри которого образуются факел распыленной жидкости и цилиндрйческая направляющая, уменьшая циркуляцию газа около факела, снижают степень торможения о газ капель жидкости, поэтому они более энергично внедряются в пленку- другой жидкости, образуя более качественную смесь. За счет большего диаметра основания экрана, чем верхнего края конуса, пленка смеси из полости наверняка не попадает на пленку жидкости на .стенках конуса и не ухудша- . ет качества смеси.

При разных условиях распылитель20 но-пленочного смешения (давление распыливания, диаметр сопла форсучки и т.д.) получается эмульсия с разной дисперсностью. При минимальном давлении распыливания (0,1 ИПа), минимальном диаметре сопла (2,4 мм) и т..д. получается эмульсия с частицами масла 0,5 мм. При максимальном давлении и диаметре сопла (0,5 ИПа и 10 мм) получены частицы масла размером 0,1-0,2 мм.

Показатель затрат энергии удельный: количество энергии, приходящееся на единицу массы получаемой смеси.

При механическом перемешивании этот показатель превышает 250 Дж/кг, при гидравлическом"перемешивании, когда обе смешиваемые жидкости ро40 пускаются через насос, затрачивается около 200 Дж/кг, в инжекционных смесителях показатель возрастает до

500 Дж/кг и более, а в предлагаемом распылительно-пленочном смесителе этот показатель зависит от соотношения расходов смешиваемых жидкостей и составляет, например, при соотношении расходов 10:1 50-70 Дж/кг.

Формула изобретения

Распылительный смеситель жидкостей, содержащий корпус, имеющий патрубок ввода сплошной фазы, форсунку для дисперсной фазы, размещенную в верхней части корпуса по его центральной оси, и смесительный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения качества смеси и интенсификации процесса смешения, смесительный элемент выполнен в виде расположенного соосно форсунке конического экрана с цилиндрической направляющей на внутренней поверхности и вогнутой торообразной направляющей, сопряженной с его наружной поверхностью и со стенкой корпуса, установленного под экраном отражательного конуса с вогнутой нижней поверхностью и полого обратного усеченного конуса, имеющего днище с центральным отверстием, соединенным с патрубком ввода сплошной фазы, над которым расположен отражательный конус, при этом диаметр основания отражательного конуса меньше диаметра днища, а диаметр основания конического экрана больше диаметра верхнего основания обратного усеченного конуса.

1346219

Составитель Н. Федорова

Техред А.Кравчук Корректор А. Зимокосов

Редактор С. Патрушева

Заказ 5074/8

Тираж 564

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4