Устройство для смешения

 

Использование: в нефтяной промышленности для получения мицеллярных растворов эмульсий и микроэмульсий путем смешения двух и более компонентов. Сущность изобретения: устройство для смешения содержит две коаксиально установленные трубы 1 и 2 с автономными приводами, сходящееся кольцевое сопло 3 и корпус 5. Внутренняя труба 2 сообщена с внутренней проточной частью сопла, а наружная труба соединена с корпусом 5, выполненным в виде двух кольцевых дисков зеркального отражения, расположенных с зазором, периферийная часть которых образует кольцевую камеру смешения 7, переходящую в диффузор 8. Внутренняя проточная часть сопла выполнена по зависимости h=r²_o/4r_т , где h - половина высоты проточной части сопла; r_o - радиус внутренней трубы; r_т - текущий радиус внутренней проточной части сопла. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для смешения и гомогенизации несмешивающихся и трудносмешивающихся жидкостей, смешения жидкостей и газов. Оно может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, в которых осуществляются процессы тепломасообмена и смешения компонентов, например, в нефтяной промышленности, для получения мицеллярных растворов эмульсий и микроэмульсий путем смешения двух и более компонентов.

Широко известны устройства для смешения жидкостей и газов, выполненные в виде эжекторов, которые состоят из сопла, приемной камеры, камеры смешения и диффузора.

Недостатками таких эжекторных смесительных устройств являются высокое сопротивление проточной части аппарата, малая удельная энергия истечения активного потока, узкий диапазон рабочего режима.

Известно устройство для смешения, содержащее подводящие трубопроводы, сходящееся кольцевое сопло, образующие внутреннюю проточную часть и камеру смешения, выполненную с постоянной площадью кольцевого сечения.

Недостатками известного устройства являются высокое сопротивление проточной части аппарата, малая удельная энергия истечения активного потока. Кроме того, наличие камеры смешения с постоянной площадью кольцевого сечения обеспечивает безотрывное течение, а это - низкое качество получаемой смеси из-за расслоения.

Целью изобретения является обеспечение высокой производительности за счет снижения сопротивления проточной части аппарата и обеспечение требуемой стойкости смеси.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для смешения, включающем две коаксиально установленные трубы, сходящееся кольцевое сопло и корпус, при этом внутренняя труба соединена со сходящимся кольцевым соплом, образуют внутреннюю проточную часть, а наружная соединена с корпусом, выполненным в виде двух кольцевых дисков зеркального отражения расположенных с зазором, периферийная часть которых образует кольцевую камеру смешения, переходящую в диффузор, внутренняя проточная часть сопла выполнена по зависимости h = , где h - половина высоты проточной части сопла; r_o - радиус подводящего трубопровода; r_т - текущий радиус трубопровода.

Выполнение проточной части сопла по указанной выше зависимости, определяемой размерами подводящей трубы, обеспечивает минимальный перепад по внутренней проточной части устройства и максимальную турбулизацию потока в объеме, т. е. образование внутритурбулентных вихрей, приводящих к интенсивному перемешиванию повышающего стойкость смеси.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается выполнением внутренней проточной части по определенной зависимости, обеспечивающей постоянную площадь кольцевого сечения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид устройства.

Устройство для смешения включает две коаксиально установленные с автономными приводами (на чертеже не показано) трубы 1 и 2.

Внутренняя труба 2 соединена со сходящимся кольцевым соплом 3 с постоянной площадью кольцевого сечения, образуя внутреннюю проточную часть 4. Внешняя труба 1 соединена с корпусом 5, образуя внешнюю проточную часть 6, при этом корпус выполнен в виде двух кольцевых дисков зеркального отражения, периферийная часть которых образует камеру смешения 7, переходящую в диффузор 8. Внутри полостей корпуса 5 и сопла 3 для уменьшения проскальзывания смеси имеются радиальные лопатки 9.

Устройство работает следующим образом.

Перерабатываемая жидкость (активный поток) поступает в вращающуюся трубу 2. Пассивная жидкость подается во вращающуюся трубу 1. Далее активный поток жидкости попадает во внутреннюю проточную часть сопла 3 с постоянной площадью кольцевого сечения, захватывается лопатками 9 и за счет центробежных сил выбрасывается в камеру смешения 7 и далее в диффузор 8. Активный поток, выходящий из сопла 3, создавая эффект инжектирования, подсасывает пассивный компонент в камеру смешения 7, где жидкости предварительно перемешиваются, устремляясь в диффузор 8, для окончательного смешения. При движении активного потока по внутренней проточной части устройства создается определенная гидродинамическая обстановка движения жидкостей, обусловленная градиентами скоростей течения, развития профиля скоростей вплоть до основания трубы 2 и безударный вход (без деформации профиля) во входную кромку сопла 3. Вследствие выполнения кольцевого сопла сходящимся с постоянной площадью кольцевого сечения по зависимости h = удается сохранить сформулированный профиль, свести к минимуму гидравлические потери вдоль радиуса сопла и обеспечить высокие удельные энергии истечения. Такое выполнение профиля проточной части сопла предопределено и взаимосвязано с проточной частью внутренней коаксиальной трубы 2, что создает в целом энергетически оптимальную (с минимальными гидравлическими потерями) вращающуюся систему, подстроенную к условиям прохождения жидкости со сложному каналу, сочетающему вращающуюся вертикальную трубу 2 и сходящееся осесимметричное кольцевое сопло.

Выполнение внутренней проточной части устройства в сочетании с кольцевым соплом с постоянной площадью кольцевого сечения обеспечивает высокую эффективность смешения жидкостей. Позволяет сократить геометрические размеры аппарата в радиальном направлении вследствие малых гидравлических потерь проточной части вращающегося сопла.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ, включающее две коаксиально установленные трубы с автономными приводами, сходящееся кольцевое сопло и корпус, при этом внутренняя труба сообщена с внутренней проточной частью сопла, а наружная труба соединена с корпусом, выполненным в виде двух кольцевых дисков зеркального отражения, расположенных с зазором, периферийная часть которых образует кольцевую камеру смешения, переходящую в диффузор, отличающееся тем, что внутренняя проточная часть сопла выполнена по зависимости h = , где h - половина высоты проточной части сопла; r₀ - радиус внутренней трубы; r_т - текущий радиус внутренней проточной части сопла.

РИСУНКИ

Рисунок 1