Устройство для диспергирования жидкости газом и их смешения

 

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано для приготовления аэрозолей с различными целями, например для контактирования диспергирующей и дисперсной фаз при химическом взаимодействии, в частности при горении, и позволяет создать малогабаритные, экономичные диспергаторы-смесители с интенсивным процессом диспергирования жидкости, малочувствительные к колебанию давления подачи. Цель изобретения - повышение эффективности смешения. Устройство состоит из смесительной трубы 1 с осевым вводом 2 газа, в стенке которой выполнено отверстие 3, представляющее жидкостный жиклер и защитное углубление 4 определенных размеров. Отверстие 3 выполнено в углублении. Впрыск жидкости в зону аэродинамической тени, создаваемой защитным углублением, свободное, не ограниченное жесткими стенками, истечение жидкостной струи внутри зоны затенения с последующим, при выходе из тени, резким нагружением силовым воздействием потока приводит к мгновенному разрушению струи. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„151090

15@ 4 В 01 F 5/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4185524/31-26 (22) 23.01.87 (46) 30.09.89. Бюл. № 36 (71) Ленинградский механический институт и м. Ма р шала Советского Союза Усти нова Д. Ф. (72) В. В. Калиничев и М. Е. Рудяк (53) 66.063 (088.8) (56) Заявка Франции № 2293968, кл. В 01 F 3/04, 1976.

Бородин В. А. и др. Распыливание жидкостей. М.: Машиностроение, 1967, с. 5—

7, 1 !.

Авторское свидетельство СССР № 1212535, кл. В 01 F 5/18, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ ГАЗОМ И ИХ СМЕШЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано для приготовления аэрозолей с различными целями, 2 например для контактирования диспергируюшей и дисперсной фаз при химическом взаимодействии, в частности при горении, и позволяет создать малогабаритные, экономичные диспергаторы-смесители с интенсивным процессом диспергирования жидкости, малочувствительные к колебанию давления подачи. Цель изобретения — повышение эффективности смешения. Устройство состоит из смесительной трубы 1 с осевым вводом 2 газа, в стенке которой выполнено отверстие 3, представляюшее жидкостный жиклер, и защитное углубление 4 определенных размеров. Отверстие 3 выполнено в углублении.

Впрыск жидкости в зону аэродинамической тени, создаваемой зашитным углубпением, свободное, не ограниченное жесткими стенками, истечение жидкостной струи внутри зо ны затенения с последующим, при выходе из тени, резким нагружением силовым воздействием потока приводит к мгновенному разрушению струи. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано для приготовления аэрозолей с различными целями, например для контактирования диспергирующей и дисперсной фаз при химическом взаимодействии, в частности при горении.

Целью изобретения является повышение эффективности смешения.

На чертеже изображено устройство для диспергирования жидкости газом и их смешения.

Устройство содержит смесительную трубу 1 с осевым вводом 2 газа. В стенке трубы выполнено отверстие 3, представляющее собой жидкостный жиклер, и углубление 4, на дне которого и расположен жидкостный жиклер. Глубина защитного углубления должна быть равной не менее чем 1,5, а ширина — не менее чем 2 диаметрам жидкостного жиклера, а расстояние между осью жидкостного жиклера и стенкой защитного углубления со стороны ввода газа должно быть в пределах 0,8 — 1,0 диаметра жиклера.

Устройство работает следующим образом.

Диспергирующий газ подается в смесительную трубу 1 вдоль ее оси (по стрелке

W -. ), диспергируемая жидкость подается в смесительную трубу через жидкостное отверстие 3 (по стрелке Кжпк.). Истекающая из жиклера жидкость попадает в зону затенения от аэродинамического воздействия потока газа, создаваемую защитным углублением 4. При выходе из зоны затенения ядро струи попадает под полное силовое воздействие потока движущегося газа.

Скорость движения газа по смесительному каналу может быть в пределах 5 — 20 м/с; диаметр жидкостного отверстия 2,0 мм; длина зоны затенения 3 мм; давление в смесительном канале 0,8 МПа; диспергируемая фаза — вода; диспергирующая фаза — воздух.

Определялись границы сплошного ядра струи жидкости с помощью электроконтактных измерений, а также границы проникновения жидкости в поток газа с помощью метода электроискровой фотографии.

Наблюдалось мгновенное разрушение сплошного ядра струи по выходу из зоны затенения и перевод ядра жидкости в капельное состояние, м инуя деформ а цион новолновые стадии.

Наблюдаются и другие положительные особенности: реализация такой зависимости между величиной дальнобойности струи жидкости У .. и значением гидродинамического параметра впрыска р, при которой с увеличением р У "с также увеличивается; коэффициент истечения ц практически не зависит от р и достигает значения близкого к его значению для истечения в затопленное пространство.

Увеличение глубины внедрения жидкости и благоприятные преобразования формы ее

10902

Формула изобретения

5

4 существования благотворно сказываются на производные от них характеристики процесса: равномерность распределения жидкости в потоке газа, устойчивость работы смесителя в большом диапазоне соотношений расходов и скоростей газа и жидкости, мелкость дробления жидкости.

В таблице представлены данные, характеризующие влияние размеров углубления на п олож и тел ьн ы и эффе кт.

Таким образом, уменьшение длины зоны затенения менее 1,5 do приводит к исчезновению положительного результата, не обеспечивает эффекта «волнового» внедрения жидкости в поток газа, приводящего к мгновенному распаду струи жидкости на капли по. выходу из зоны затенения и способствующего глубокому распространению капель поперек потока газа, что определяет отсутствие всех других положительных проявлений й.

Так при длине зоны затенения h/А=1 нарушается полезная прямо пропорциональная зависимость между глубиной внедрения жидкости и значением гидродинамического параметра р.

Здесь с ростом р глубина внедрения жидкости в поток уменьшается, а абсолютное ее значение даже меньше, чем при впрыске со стенки.

Существенно увеличивается длина неразрушенной части струи.

Защитное заглубление глубиной, равное

1 d<, сохраняет свое положительное влияние лишь на коэффициент расхода жидкостного отверстия.

Уход из области значений глубины заглубления значительно больше — =1,5 неh

do целесообразен по двум причинам.

Во-первых, необоснованное отнесение точки впрыска от оси газового канала уменьшает полезную глубину внедрения в поток, во-вторых, ухудшает весогабаритные характеристики конструкции.

Соблюдение соотношения расстояния от оси отверстия до стенки углубления со стороны ввода газа, равного 0,8 — 1,0 его диаметра, необходимо для обеспечения надежного прикрытия цилиндрического корня струи.

При отнесении оси отверстия далее указанного предела оно будет находиться в зоне более глубокого затекания граничного слоя газа, что фактически уменьшает длину защищенного участка сируи и как следствие, приводит к исчезновению положительного эффекта.

Устройство для диспергирования жидкости газом и их смешения, содержащее смесительную трубу с отверстием в стенке

1510902

6 метров отверстия для ввода струи жидкости, при этом отверстие для ввода струи жидкости выполнено в углублении, а расстояние от оси отверстия до стенки углубления со стороны ввода газа равно 0,8—

1,0 его диаметра. для ввода струи жидкости и осевым вводом газа, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности смешения, на внутренней стенке смесительной трубы выполнено углубление, глубина его составляет не менее 1,5, а ширина не менее 2 диаПараметр

Размеры углубления условия впрыска значение P

11/с1 =1,5

11/Й, =1

Составитель T. Круглова

Техред И. Верес Корректор В. Кабаций

Тираж 547 Подписное

Редактор М. Бандура

Заказ 5690/9

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Глубина внедрения жидкости в поток газа в калибрах струи (Y/d )„

Длина неразруненного сплошного ядра в калибрах струи (i./0 )

Коэффициент расхода жидкостного отверстия р

0,2

0,3

0,4

0,6

0,2

0,3

0,45

0,6

0,2

0;3

0,4

0,6

5,5

5,0

4,2

11

5,8

0,84

0,835

0,83

0,83

6,2

6,3

7,2

8,5

2,4

2,2

2,1

2,0

0,84

0,835

0,83

0,83