Турбулизатор

 

Изобретение относится к гидравлике и предназначено для получения в потоках жидкости и газа мелкомасштабных турбулентных регулярных структур в целях интенсификации тепломассопереноса при смешении разнородных жидкостей,, гомогенизации эмульсий и стабилизации суспензий. Турбулизатор содержит установленное в корпусе 7 кольцо 1 с выполненными на его внешней 2 и внутренней 4 поверхностях наклонными под различными углами к направлению канавками 3 и 5. Сумма глубин канавок превышает толщину кольца 1, в результате чего канавки образуют между собой в местах пересечений сквозные отверстия 6. Кольцо 1 установлено в корпусе 7 с кольцевым зазором, в нем установлен с зазором 11 обтекатель 10, а между обтекателем 10и корпусом 7 установлено несколько соосных,.колец. В одном из вариантов выполнения кольцо установлено вплотную к корпусу и обтекателю. 4 з.п.флы, 5 ил. д с 3 Ё V| О О J VI VI Фиг.1

1766477А1

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (л)э В 01 F 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО- ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4833519/26 (22) 31.05;90 (46} 07.10.92. Бюл. М 37 (71) Научно-производственное обьединение

"Сатурн" им. А,M.Ëþëúêè и Московский авиационный.институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.Г.Базаров и А.В,Андреев (56} В.В.Струминский. Проблемы турбулентных течений.M., Наука, 1977, с. 88-97, рис,1, Ю.М. Майзель. Камеры сгорания ВРД.

hil.; ВВЙА, 1959, с.60, рис.35.

Патент США

hh 378650, кл,259-4, 1978, Авторское свидетельство СССР . М 1209305, кл. В 05 В 1/34, 1984. (54) ТУРБУЛИЗАТОР (57) Изобретение относится к гидравлике и предназначено для получения в потоках жидкости и газа мелкомасштабных турбуф лентных регулярных структур в целях интенсификации тепломассопереноса при смешении разнородных .жидкостей, томогенизации эмульсий -и стабилизации суспенэий. Турбулизатор содержит установленное в корпусе 7 кольцо t с выполненными на его внешней 2 и внутренней 4 поверхностях наклонными под различными углами к направлению канавками 3 и 5..Сумма глубин канавок превышает толщину кольца 1, в результате чего канавки образуют между собой в местах пересечения сквозные отверстия 6. Кольцо1 установлено в корпусе 7 с кольцевым зазором, в нем установлен с зазором 11 обтекатель 10, а между:обтекателем 10 и корпусом 7 установ, лено несколько соосных,. колец. В одном иэ вариантов выполнения кольцо установлено ф вплотную к корпусу и обтекателю. 4 э.п.флы,5 ил.

8 !766477

Изобретение относится к гидравлике и предназначено для получения мелкомасштабных турбулентных регулярных структур в потоках жидкости и газа для интенсификации тепломассопереноса при смешении разнородных жидкостегл, гомогенизации эмульсий и стабилизации суспензий, И заест н ы турбули зато ры,содержащие установленное в потоке жидкости или газа плохооЪтекаемое тело в риде уголкового профиля, кольца или набора плохообтекаемь х элементов.

Недостатками известных устройств являются генерирование ими хаотичной турбулентности с крупномасштабными структурами, которая вь|зывает неоднозначность состава и поля скоростей потока, а также значительное гидросопротивление, оказываемое турбулизатором потоку, Известен турбулизатор B виде полого тела: — кольца, на внешней и внутренней поверхностях которого выполнены канавки с противоположным направлением наклона к образующей кольца.

Этот турбулизатор наиболее близок к описываемому по технической сущности.

Он обеспечивает при соприкосновении внешних и внутренних поверхностей нескольких полых тел образованле в каналах и на их выходе мелкомасштабных вихревых шнуров, определяющих структуру турбулентного потока.

Недостатками прототипа является значительное гидросопротивление и ограниченные функциональные воэможности. Он не может образовывать наиболее эффективных и долгоживущих парных вихрей в потоке, Целью изобретения является повышение эффективности турбулизации потока;

На фиг.1 представлен продольный разрез турбулизатора; на фиг,2 — развертка участка полого тела с наклонными канавками, на фиг.3 — сечение А — А на фиг.2 и схема течения жидкости; на фиг.4 — развертка ва., рианта однонаправленной нарезки канавок на внешней и внутренней поверхностях полого тела; на фиг,5 — вид с торца на устройcteo на фиг.1.

Турбулизатор (см, фиг.1) содержит кол ьцо 1, на внешней поверхности 2 которого выполнена прямоугольная многозаходная нарезка, образующая винтовые канавки 3 глубиной h1 и углом Q1 с осью кольца 1. На внутренней поверхности 4 кольца имеется прямоугольная многозаходная нарезка, образующая винтовые канавки 5 глубиной (ц им с углом а относительно оси кольца 1, Сумма глубин h< и hz превышает толщину h кольца 1 так, что канавки 3 и 5, пересекаясь, образуют ромбовидные отверстия 6. Кольцо

1 установлено в корпусе 7 на пилонах 8 и может образовывать с ним кольцевой зазор

5 9, Внутри кольца 1 на пилонах 8 установлен центральный обтекатель 10, который может образовывать с внутренней. поверхностью 4 кольца 1 кольцевой зазор 11. Кольцо 1 турбулизатора может быть также установлено

10 в корпус 7 и обтекатель 10 плотно, без зазо ров. На внутренней поверхности корпуса 7 может быть выполнена винтовая нарезка

12, а на внешней поверхности обтекателя 10 — винтовая нарезка 13. Между корпусом 7 и

15 обтекателем 10 могут быть установлены несколько соосных колец 1 со скрещенной винтовой нарезкой.

При подаче плохоперемешанного двухфазного потока B корпус 7 он обтекает пило20 ны 8 и поступает в винтовые канавки 3 и 5, а также в кольцевые щели 9 и 11. В ка>кдом из пересечений канавок 3 и.5, образующих отверстия 6, скрещенные потоки взаимодействуют ме>кду собой, образуя вихри 14.

25 1-!езакрученный поток в кольцевом зазоре 9, взаимодействуя с потоками в винтовых KBнавках 3. образует в них вихри 15, закрученные в противоположном направлении по отношению к вихрям 14, Вместе вихри 14 и

30 15 образуют устойчивую структуру- парный вихрь, который истекает вместе с потоком из канавок 3 и образует на выходе из турбулизатора совокупность спиральных парных вихрей. Аналогично происходит процесс

35 взаимодействия потока,в канавках 5 с потоком в скрещенных с ними канавках 3 и незакрученным потоком в зазоре 11.

Ширина зазоров 9 и 11 зависит от густоты нарезки, вязкости жидкости, наличия на40 резки на корпусе 7 и обтекателе 10.

При отсутствии нарезки на обтекателе величина зазоров 9 и 11, преимущественно, составляет 0,26-0,8 т глубины h прилегающих канавок 3 или 5. При выполнении на

45 корпусе 7 и обтекателе 10 нарезки, противоположно закрученной относительно канавок 3 и 5 соответственно, зазоры 9 и 11 можно не делать, а устанавливать кольцо 1 плотно в корпус 7, а обтекатель 10 — впрес50 совать в кольцо 1.

Б этом случае на выходе из турбулизатора образуется турбулентный поток, имеющий соосные ряды парных винтовых вихрей, окруженных с внешней и внутренней сторон 55 рядом спиральных одиночных вихрей, Ввиду того, что канавки 3 и 5 перекрывают друг друга в пересечениях 6 на величлну, равную разнице между суммой их глубин

h<+hz и толщиной h кольца 1. взаимодействие потоков в них более интенсивное, по

1766477 сравнению с взаимодействием между потоками в зазорах 9 и 11 и канавках 3 и 5.

Вследствие этого парные вихри 14 и 15 в канавках 3 и 5 несимметричны и сами скручены в спираль. Наконец, поток в зазорах 9 и 11, взаимодействуя с потоком в канавках 3 и 5, приобретает некоторую общую закрутку. особенно в случае выполнения на корпусе 7 и на обтекателе 10 нарезки, выполненной в сторону прилегающих к ним канавок 3 и 5 кольца 1, В случае установки соосно нескольких колец 1 друг в друге в каналах 3 и 5 каждого кольца происходит образование парных вихрей за счет взаимодействия потоков в отверстиях 6 и в местах соприкосновения канавок 3 и 5 соседних колец. Здесь также эа счет более интенсивного взаимодействия потоков в отверстиях 6 парные вихри получают общую закрутку и образуют на выходе систему перекрученных спиральных, равномерно расположенных парных вихрей.

Такая структура потока обеспечивает долгоживущую турбулентность заданного размерами канавок 3 и 5 масштаба, способствующую измельчению капель эмульсий и образованную на выходе гомогенизированной структуры. В местах пересечения каналов центробежные ускорения двухфазного потока достигают 10 g, что при подаче жид5 кости приводит к периодическому появлению и схлопыванию кавитационных каверн внутри закрученного потока. Такой процесс обусловливает генерирование в потоке интенсивного ультразвукового широкополосного поля, которое содействует измельчению жидкостей на мелкие капли, резкой интенсификации процессов тепломассопереноса.

В целом, описываемое выполнение тур5 булизатора обеспечивает образование в потоке жидкости или газа мелкомасштабных вихревых структур заданной конфигурации

= и интенсивности.

Формула изобретения 10 1. Турбулизатор, содержащий установленное в корпусе кольцо, на внешней и внутренней поверхностях которого выполнены канавки с противоположным направлением наклона к образующей к льца, о т л и ч а ю15 шийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса турбулизации потока, канавки образуют в местах их пересечения в кольце сквозные отверстия.

2. Турбулизатор по п.1. о т л и ч à ю щ и й20 с я тем, что он снабжен обтекателем, установленным по оси кольца; а кольцо установлено в корпусе с зазором.

3. Турбулизатор по п.1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что на внутренней поверхно25 сти корпуса и внешней поверхности обтекателя, выполнена винтовая нарезка. 4. Турбулизатор по пп.1 и2, отл и ча юшийся тем, что оно снабжено дополнительными кольцами, коаксиально установ30 ленными между корпусом и обтекателем, при этом кольца выполнены с наклонными канавками на внешней и внутренней поверхностях.

5. Турбулизатор по п.1, о т л и ч а ю щ и й35 с я тем, что кольцо установлено вплотную к корпусу и обтекателю.

1766477

Составитель M. Круглова Техред М.МоргенТал Корректор Т.Палий

Редактор С.Кулакова

Производственно-издательский комбинат" Патент",г.ужгород,ул. Гагарина,101

Заказ 3498 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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