Устройство для смешивания жидкостей

Устройство относится к смешиванию жидкостей и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической и других производствах. Устройство представляет собой корпус с патрубками для подачи смешиваемых жидкостей или сред, расположенными концентрично один в другом с помощью центрирующего элемента. Внутренний патрубок выполнен с заглушенным концом и имеет перфорированный участок перед заглушенным концом. Отверстия расположены в шахматном порядке, а лепестки центрирующего элемента образуют многозаходную винтовую линию. Технический результат состоит в повышении эффективности смешивания сред с различными физико-механическими свойствами. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано при реализации технологических процессов, связанных со смешиванием различных ньютоновских и неньютоновских жидкостей и сред.

Известен смеситель (А.с. №1404101, Кл. B01F 5/04, опубл. 23.06.88 г., бюл. №23), предназначенный для охлаждения газов за счет смешения с охлаждающей жидкостью. Смеситель содержит корпус с каналом для прохода охлаждаемого газа, патрубок для впрыска охлаждающей жидкости, гофрированную защитную рубашку.

Недостатком является то, что диспергирование охлаждающей жидкости происходит только за счет увеличения скорости потока в горле конфузорно - диффузорной вставки, а потому не достигается полное смешение охлаждаемого газа и охлаждающей жидкости.

Наиболее близко к предлагаемому техническому решению устройство для смешения и гомогенизации жидкостей и способ смешивания или гомогенизации жидкостей (патент RU №2093257, Кл. B01F 5/04, опубл. 20.10.97 г., бюл. №29). Устройство содержит корпус в виде резервуара для накопления одной из смешиваемых жидкостей, патрубки для подачи смешиваемых жидкостей и отвода смеси, трубку Вентури, куда стекает жидкость из резервуара и подсасывается другой компонент жидкости через отверстия в патрубке подачи компонента жидкости.

Недостатком устройства является слабое взаимодействие смешиваемых жидкостей друг с другом только из-за свободного стекания одного компонента и подсасывания другого компонента смеси. При этих условиях интенсивное и эффективное смешение жидкостей не происходит.

Целью данного изобретения является повышение эффективности перемешивания жидкостей в сложных условиях - в малом объеме смесительной камеры, при высокой вязкости жидкости и в случаях наличия у них неньютоновских свойств, за короткое время и с меньшими затратами.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для смешивания, включающем корпус, патрубки для подачи одного из смешиваемых компонентов и отвода смеси, патрубок с перфорацией для подачи второго из смешиваемых компонентов, согласно предлагаемому изобретению, патрубки для подачи смешиваемых компонентов имеют продолжение внутри корпуса и размещаются друг в друге концентрично с помощью центрирующего элемента. На внутреннем патрубке имеется перфорированный участок, при этом отверстия на перфорированном участке размещены в шахматном порядке, конец внутреннего патрубка закруглен, а лепестки центрирующего элемента выполнены с направляющими скосами и размещаются вне перфорированного участка под некоторым углом к вертикальной оси смесителя, образуя многозаходную винтовую линию.

Размещение патрубков для подачи смешиваемых компонентов друг в друге обеспечивает тесный контакт смешиваемых компонентов в смеси.

Перфорация конечного участка внутреннего патрубка с размещением отверстий в шахматном порядке обеспечивает многорядный контакт смешиваемых компонентов, эффективное их смешивание за короткое время.

Центровка внутреннего патрубка относительно наружного патрубка повышает эффективность воздействия каждой струи, выходящей через отверстия.

Диаметр корпуса определяется расчетом кольцевого сечения таким образом, чтобы оно обеспечило скорость суммарного потока порядка 2 м/с, что равняется оптимальной скорости движения жидкости в трубопроводе.

Закругленный конец внутреннего патрубка уменьшает гидравлическое сопротивление и обеспечивает хорошую обтекаемость.

Лепестки центрирующего элемента, выполненные с направляющими скосами и установленные под некоторым углом к вертикальной оси смесителя, образуют многозаходную винтовую линию, увеличивая тонкость перемешивания и не допуская потери части смешиваемых компонентов.

На чертеже представлена схема устройства для смешивания ньютоновских и неньютоновских жидкостей и сред - общий вид.

Устройство для смешивания ньютоновских и неньютоновских жидкостей и сред включает корпус 1 с фланцем 7, патрубок 2 для подачи одного из смешиваемых компонентов, патрубок 3 для подачи второго из смешиваемых компонентов, имеющий перфорированный 4 концевой участок с заглушенным концом, патрубок 5 для отвода смеси компонентов, центрирующий элемент 6; при этом отверстия на перфорированном участке патрубка 3 размещаются в шахматном порядке по длине и окружной поверхности, а лепестки центрирующего элемента 6 выполнены с направляющими скосами и размещаются вне перфорированного 4 участка под некоторым углом к вертикальной оси смесителя, образуя многозаходную винтовую линию.

Устройство для смешивания ньютоновских и неньютоновских жидкостей и сред работает следующим образом. Один из смешиваемых компонентов, имеющий большую вязкость, подается в корпус 1 через патрубок 2. Через патрубок 3 подается второй компонент под давлением выше на 0,2-0,3 МПа, чем давление жидкости или среды в патрубке 2. Второй компонент имеет меньшую вязкость. При этом жидкость или среда, подаваемая по патрубку 3, на конечном участке истекает только через перфорационные отверстия 4, образуя струи, пересекающие поток жидкости или среды в патрубке 2. Конец патрубка 3 заглушен, а конец патрубка 2 остается открытым для выхода образовавшейся смеси в корпус 1.

Поскольку отверстия 4 на конечном участке патрубка 3 размещаются в шахматном порядке по длине и окружной поверхности, то струи компонента, выходящие через отверстия патрубка 3, имеют максимально полный контакт с потоком компонента, проходящего по патрубку 2. При этом имеет место многоступенчатое воздействие струй по числу отверстий, размещенных по длине патрубка 3 друг за другом. Необходимая дисперсность смеси обеспечивается выбором количества и диаметра отверстий и перепадом давления жидкости в патрубках 3 и 2.

Концентричное расположение патрубка 3 в патрубке 2 обеспечивается фланцем 7 и центрирующим элементом 6 в виде лепестков с направляющими скосами и позволяет добиваться эффективной работы каждой струи, выходящей через отверстия на патрубке 3. Полученная смесь, достигая центрирующего элемента 6, встречает на своем пути лепестки с направляющими скосами и далее перемещается по сложной винтовой траектории. При этом ламинарное движение смеси превращается в турбулентное, что способствует дополнительному перемешиванию компонентов смеси. Из корпуса 1 смесь удаляется через патрубок 5.

Предлагаемое техническое решение является универсальным и позволяет эффективно смешивать ньютоновские и неньютоновские жидкости и среды с различными физико-механическими свойствами.

Технико-экономическая характеристика устройства может быть легко изменена применительно к различным условиям путем изменения диаметров патрубков, размера и числа отверстий, выбора перепада и давления подачи жидкостей.

Предложенная конструкция позволяет использовать ее как самостоятельное изделие для улучшения и ускорения процессов смешивания различных ньютоновских и неньютоновских жидкостей и сред при утилизации нефтесодержащих отходов, в системе компаундирования топлив, нефтей, химических производствах и других сферах, требующих тонкого смешения компонентов.

Устройство для смешивания ньютоновских и неньютоновских жидкостей или сред, включающее корпус, патрубки для подачи одной из смешиваемых ньютоновской или неньютоновской жидкости или среды и отвода смеси, патрубок с перфорацией для подачи второй из смешиваемых ньютоновской или неньютоновской жидкости или среды, отличающееся тем, что патрубки для подачи смешиваемых жидкостей или сред имеют продолжение внутри корпуса и размещаются друг в друге концентрично с помощью центрирующего элемента, при этом внутренний патрубок выполнен с заглушенным концом и имеет перфорированный участок, отверстия на перфорированном участке расположены в шахматном порядке, а лепестки центрирующего элемента размещены вне перфорированного участка под углом к вертикальной оси, образуя многозаходную винтовую линию.