Способ распыления жидкости

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

«» 9254I4

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву — (22) Заявлено 15.09.80 (21) 3004773/23 05 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (51) М.Кл з В 05 В 47/04

Хосудлрствеиеый комитет

ССС,Р ио делам изобретеиий и открытий (43) Опубликовано 07.05.82. Бюллетень № 17 (53) УДК 66A)69.83 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.05.82 (54) СПОСОБ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к технике диспергирования жидкости в различных тепломассообменных аппаратах, в частности распылительных сушилках, кондиционерах, скрубберах, грануляторах и др. Преимущественная область использования распылительная супака.

В современных аппаратах широко осуществляются способы распыления. жидкестей, основанные на динамическом взаимодействии их с потоками газов, а также на действии центробежных сил (il).

Однако эти способы распыления не позволяют получать однородные по размерам капли и характеризуются ограниченными возможностями регулирования их размеров.

Известен также наиболее близкий к предлагаемому способу способ распыления жидкости, при котором наносят диспергированную жид кость в закрытой камере на несмачиваемую поверхность, перемещают последнюю по криволинейной траектории и удаляют образовавшиеся капли с этой поверхности 12).

Капли с несмачиваемой поверхности удаляют в набегающий на летательный аппарат воздушный поток. При этом крупные капли под напором потока соскальзывают с поверхности распылителя вниз на обрабатываемое поле, а мелкие капли, погруженные в пограничный слой воздуха, остаются на поверхности распылителя.

Способ может быть реализован и в объеме тепломассообменных аппаратов с целью повышения однородности распыления за счет снижения содержания мелких капель, однако для этого требуется создание специального воздушного потока для сдува капель, что связано со значительны10 ми. дополнительными энергозатратами на привод специальных вентиляторов или компрессоров. Кроме того, техничеаки довольно сложно получить поток воздуха с равномерным распределением скоростей, пара15 метров турбулентности, а следовательно, и добиться одинакового воздействия на капли. Это в значительной степени влияет на однородность получаемых капель по размерам и на возможность регулирования их размера.

Целью изобретения является повышение однородности капель по размерам и расширение диапазона регулирования их размеров.

25 Указанная цель достигается тем, что при осуществлении способа распыления жидкости, при котором наносят диспергированную жидкость в закрытой камере иа несм ачиваемую поверхность, перемещают зО последнюю по криволинейной траектории и

925414

65 удаляют образовавшиеся капли с несмачиваемой поверхности, согласно изобретению удаление образовавшихся капель с несмачиваемой поверхности осуществляют при линейной скорости перемещения несмачиваемой поверхности 4 — 30 м/с и при радиусе кривизны криволинейной траектории перемещения несмачиваемой поверхности не менее 0,02 м.

На чертеже изображена схема, поясняющая предлагаемый способ распыления жидкости.

По такому способу наносят диспергированную жидкость с помощью форсунки

1 в закрытой камере 2 на несмачиваемую поверхность 3 в виде ленты, перемещают последнюю по криволинейной траектории— по поверхности приводного 4 и натяжного

5 барабанов и удаляют образовавшиеся капли с поверхности 3.

Удаление образовавшихся капель с поверхности 3 осуществляют при линейной скорости v перемещения несмачиваемой поверхности 4 — 30 м/с и радиусе R кривизны криволинейной траектории перемещения несмачиваемой поверхности не менее 0,02 м.

При этом получают центробежные ycv- 1 корения от 800 до 15000 м/с а„ вЂ” — --- ) .

В указанном диапазоне центробежных ускорений мелкие капли легко отделяются гравитационной сепарацией. При значениях центробежных ускорений менее 800 м/с капли при отрыве дробятся на несколько частей, что значительно ухудшает качество распыла. Необходимым условием осуществления сепарации капель по размерам при их отрыве от поверхности ленты является осаждение капель на ленту (вытеснение воздушной прослойки между каплей и лентой).

На характер движения и осаждения капель жидкости определяющее влияние оказывают процессы, происходящие в пограничном слое движущейся ленты.

Для капель, падающих по нормали,к направлению движения ленты, возможны четыре вида взаимодействия с поверхностью ленты: 1 — капля при контакте захватывается лентой и растекается по ее поверхности; 2 — капля входит в пограничный слой ленты, незначительно деформируется, часть ее вещества растекается по поверхности, а часть отражается; 3 — .капля сильно деформируется в пограничном слое и, не касаясь ленты, отражается от ее поверхности; 4 — капля входит в пограничный слой, захватывается потоком воздуха и движется по искривленной траектории вдоль поверхности ленты, не осаждаясь на ней (этот вид взаимодействия характерен только для очень мелких капель). 5

З0

З5

Вид взаимодействия капель с движущейся лентой в основнсм определяется величиной энергии их движения и скоростью ленты. Переход от одного вида взаимодействия к другому при скорости капель о <

const наблюдается при изменении скорости движения ленты.

Исследования процесса взаимодействия капель с движущейся поверхностью, проведенные с помощью скоростной киносъемки, показали, что для капель, получаемых с помощью форсунок сбычного типа (диаметр капель 50 —,1000 мкм, скорость витания 0,3 — 6 м/с), осаждение на поверхности. (первый вид взаимодействия) наблюдается при скоростях движения ленты до 30 м/с, при более высоких скоростях преобладают второй и четвертый виды взаимодействия.

При движении поверхности на криволинейном участке сбрасываются капли с диаметрами, превышающими некоторый граничный диаметр с/„,, определяемый параметрами движения несмачиваемой поверхности — v, R, физическими свойствами диспергируемой жидкости (поверхностное натяжение и плотность) и поверхности.

Сбрасываемые капли имеют одинаковые начальные скОрОсти, равные скорости 0 движения поверхности, причем капли с большей массой имеют большую «дальнобойность», т. е. равенство начальных скоростей капель создает предпосылки для их четкой гравитационной сепарации по размерам, по длине факела. При увеличении центробежного ускорения граничный размер капель, сбрасываемых на криволинейном участке движения поверхности, уменьшается. Если при этом не превышать наперед заданного, определяемого опытным путем значения центробежного ускорения, то на поверхности сохраняются те капли, сброс которых по условиям распыления не целесообразен. С увеличением центробежного ускорения верхний предельный размер сбрасываемых капель также уменьшается.

Это объясняется уменышением вероятности образования крупных капель на поверхности в результате,коагуляции при увеличении ее скорости движения и дроблением крупных капель первичного распыла при взаимодействии с поверхностью, движущейся с большой скоростью. Скорость движения поверхности ограничивается 30 м/с, так как при движении ее с более высокими скоростями эффективность осаждения капель значительно снижается вследствие увеличения доли отраженных капель. Однородность распыления при центробежном ускорении до 15000 м/с наиболее высокая, при большем ускорении однородность распыления ухудшается. Это связано с тем, что для капель с размерами менее 100 мкм, получаемых при,центробежных ускорениях более 15000 с/м, возрастает влияние процессов рассеяния (диффузии), которые на925414

Диаметр сбрасываемых капель, мкм

900 †14

460 — 710

300 — 450

230 — 350

180 — 270

120 — 190

30 — 160

547

1047

4392

13728

19719

Использование предлагаемого способа распыления жидкости по сравнению с из.вестными обеспечивает следующие преимурушают точность гравитационной сепарации капель по размерам при оседании. При значениях центробежного ускорения менее

15 000 м/с образующееся при отрыве основных капель незначительное количество мелких капель-«спутников» оседает около криволинейного участка.

Технически способ был реализован в лабораторных условиях. Модельной жидкостью служила вода. Способ осуществляли следующим образом.

Полидисперсные капли, полученные при диспергировании форсункой 1, осаждались на поверхность 3 движущейся бесконечной фторопластовой ленты, натянутой на приводной 4 (диаметр 100 мм) и натяжной 5 (диаметр 120 мм) барабаны, расположенные на расстоянии 0,5 м друг от друга. При движении ленты по поверхности барабана

4 осуществлялся сброс капель под действием центробежных сил. Размеры сбрасываемых капель регулировались изменением скорости движения ленты (частоты вращения барабана 4). Форсунка 1 располагалась в камере 2 на расстоянии 0,5 м от поверхности этой ленты. Плотность орошения поверхности последней на площади

50. 10 4 м изменялась от 0,04 до

0,1 кг/м . с. Результаты, полученные при нанесении на ленту капель, минимальный размер которых 20 мкм, максимальный—

350 мкм, средний объемно-поверхностный—

:1300 мкм, медианный — 55 мкм, следующие:

Центробежное ускорение, м/с щества: возможность значительного повышения температуры теплоносителя в объеме аппаратов при распылительной сушке термочувствительных продуктов без опасности перегрева частиц, образующихся в результате сушки мелких капель, например при повышении температуры теплоносителя со 130 до 200 С удельные расходы теплоносителя (на 1 IKI испаренной влаги) снижаются в 2,5 раза, удельные расходы тепла на 60o, соответственно снижается расход энергии на привод вентилятора; возможность повышения однородности дисперсного состава сухого продукта и, следовательно, уменьшение его слеживаемости, улучшение товарного вида; снижение затрат на сооружение систем улавливания частиц уноса (в несколько раз) за счет укрупнения и повышения однородности капель по размерам.

Формула изобретения

Способ распыления жидкости, при котором наносят диспергированную жидкость в закрытой камере на несмачиваемую поверхность, перемещают последнюю по криволинейной траектории и удаляют образо30 вавшиеся капли с несмачиваемой поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности капель по размерам и расширения диапазона регулирования их размеров, удаление образо

З5 вавшихся капель с несмачиваемой поверхности осуществляют при линейной скорости перемещения несмачиваемой поверхности 4 — 30 м/с, и при радиусе кривизны ,криволинейной траектории перемещения

40 несмачиваемой поверхности не менее

0,02 м.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

45 1. Пажи Д. Г. и др. Распылители жидкости. М., «Химия», 1979, с. 11.

2. Авторское свидетельство СССР

_#_e 527340, кл. В 64 D 1/18, кл. А 01 М 7/00, 1975 (прототип).

925414

Д длу- Ознобные

-.слутниии жди

Составитель А, Чал-Борю

Редактор 3. Бородкина Техред А, Камышникова Корректор С. ФайнЗаказ 445/416 Изд. Мз 141 Тираж 722 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»