BG60778B1 - двуфазен свръхкритичен струен апарат - Google Patents

Abstract

Двуфазният апарат е предназначен за получаване наедно-, двуи многокомпонентни смеси и флуиди в различни фази. Намира приложение в хранителната, фармацевтичната и петролодобивната промишленост за получаване на висококачествени смеси, разтвори и емулсии. С него се увеличава турболентността и ефекта от дифузионното смесване и се получава хомогенизирана еднородна двуфазна смес в докритичен режим на изтичане. Струйният апарат се състои от корпус (1), в който са монтирани дюза на лавал (2) за подаване на работен флуид и поне един щуцер (15) за подаване на пасивен флуид, като между дюзата (2), корпуса (1) и щуцера (15) е оформена инжекционна камера (3). След камерата (3) е монтиран конфузор (5) сконфузорна инжекционна смесителна камера (6), завършващ с бленда (7), разположена пред цилиндрична смесителна камера (11) и дифузор (14). Инжекционната камера (3) е свързана с конфузорната смесителнакамера (6) чрез завихрящ лопатков пръстен (4). Корпусът (1), конфузорът (5) и цилиндричната смесителна камера (11) оформят вакуумкамера (8) с разтоварващ клапан (9). Между корпуса (1) и обхващащ го кожух (10) е оформен топлообменник (16) с входящ (12) и изходящ (13) щуцер.

Description

Изобретението се отнася до двуфазен свръхкритичен струен апарат, който може да намери приложение за получаване на едно-, дву- и многокомпонентни смеси и флуиди в различни фази, работещи в свръхкритични скоростни режими.

Известен е апарат за струйно смесване на флуиди в различни скоростни режими за получаване на смеси, включващ корпус с монтирани в него дюза на Лавал за подаване на работен флуид и щуцер за подаване на пасивен флуид, като между дюзата, щуцера и корпуса е оформена входяща инжекционна камера, след която е монтиран конфузор с конфузорна инжекционна смесителна камера с калибриращ отвор. След калибриращия отвор в корпуса са вградени цилиндрична смесителна камера и дифузор /1/.

Недостатък на този апарат е, че увеличението на скоростта на двуфазната нееднородна смес в свръхкритичен режим води до енергийни загуби, не осигурява повишение на налягането преди цилиндричната смесителна камера и е с намалена интензивност на смесване и хомогенизация. При отклонение на налягането и температурата на входящите флуиди работният режим е нестабилен.

Задача на изобретението е да се създаде двуфазен свръхкритичен струен апарат, който да намали енергийните загуби при увеличение на скоростта в свръхкритичен режим, да увеличи налягането преди цилиндричната смесителна камера, да подобри интензивността на смесване и хомогенизация и да осигури стабилен режим при отклонения на входните параметри налягане и температура.

Задачата е решена, като е създаден двуфазен свръхкритичен струен апарат, включващ корпус, в който са монтирани дюза на Лавал за подаване на работен флуид, поне един щуцер на подаване на пасивен флуид, като между дюзата на Лавал, корпуса и щуцера е оформена инжекционна камера. След последната е монтиран конфузор с конфузорна инжекционна смесителна камера, завършващ с калибриран отвор или бленда, разположени пред цилиндрична смесителна камера и дифузор. Съгласно изобретението инжекционната камера е свързана с конфузорната инжекционна смесителна камера чрез завихрящ лопатков пръстен. Корпусът, конфузорът и корпусът на цилиндричната смесителна камера оформят вакуумкамера с разтоварващ клапан, а между корпуса и един обхващащ го кожух е оформен топлообменник с два щуцера - входящ и изходящ.

Предимствата на изобретението са, че се намаляват енергийните разходи и се увеличават интензивността на смесване и хомогенизация. Апаратът работи в стабилен режим при нарушаване на входните параметри налягане и температура. Тези предимства се постигат от завихрянето на потока от пасивни елементи и флуиди, увеличената турболентност и увеличената контактна повърхност между работния и пасивния поток в инжекционната смесителна камера, в резултат на което се получава хомогенизирана еднородна смес в докритичен режим на изтичане. Във вакуумната камера се осигурява скок в плътността и свръхкритични скоростни режими. Работното налягане се предпазва от повишаване чрез разтоварващ клапан, а се регулира и поддържа повисоко от налягането на насищане на парната фаза от топлообменника, в който циркулира охлаждащ флуид (най-често част от пасивния).

Едно примерно изпълнение на изобретението е показано на приложената фигура, представляваща напречен разрез на двуфазен свръхкритичен струен апарат. Двуфазният свръхкритичен струен апарат се състои от корпус 1 с монтирани в него дюза на Лавал 2 за подаване на работен флуид, един щуцер 15 за подаване на пасивния флуид, като между дюзата на Лавал 2 и щуцера 15 е оформена вихрова инжекционна камера 3. След камерата 3 е монтиран конфузор 5 с конфузорна инжекционна смесителна камера 6, завършващ с калибриран отвор (бленда) 7, разположен пред цилиндрична смесителна камера 11 и дифузор 14. Инжекционната камера 3 е свързана с конфузорната инжекционна смесителна камера 6 чрез завихрящ лопатков пръстен 4. Корпусът 1, конфузорът 5 и цилиндричната камера 11 оформят вакуумкамера 8 с монтиран към нея разтоварващ клапан 9. Корпусът 1 и един обхващащ го кожух 10 оформят топлообменник 16 с входящ щуцер 12 и изходящ щуц^еР 13.

Действието на апарата е следното.

Работният флуид (пара) постъпва в дю3 зата на Лавал 2, в която той се ускорява в докрнтични скорости и след това се подава в конфузорната инжекционна смесителна камера 6. Пасивният елемент през щуцера 15 се подава в инжекционната камера 3. След това през завихрящия пръстен 4 постъпва в конфузорната инжекционна смесителна камера 6, където се среща с работния флуид. Вследствие турболентността двата фруида се смесват и чрез конфузора 5 се транспортират до блендата 7. Получената двуфазна смес през блендата 7 постъпва във вакуумкамерата 8 и от там в цилиндричната смесителна камера 11. По-нататък през дифузора 14 сместа напуска апарата като еднородна, хомогенизирана еднофазна смес. В топлообменника 16, оформен от корпуса 1 и кожуха 10, постъпва охлаждаща течност или газ през входящия щуцер 12, която след това напуска топлообменника 16 през изходящ щуцер 13. При първоначално пускане еднородната, подадена във вакуумкамерата 8 с докритична скорост двуфазна смес повишава налягането във вакуумкамерата. Клапанът 9 се отваря и от камерата изтича известно количество от флуида. Масата на основния поток се ускорява и преминава в свръхкритични скоростни режими. Налягането във вакуумкамерата 8 пада и потокът влиза в свръхкритичен режим. В цилиндричната камера 11 възниква скок в повишението на налягането и увеличение на плътността на потока. Парната фаза кондензира. Освобождават се свободни пространства в самия поток, в който нахлуват с огромна скорост течният флуид и емулсиращите елементи. Този процес протича при огромни скорости. Еднородната двуфазна смес, подготвена при докритични скоростни режими, се хомогенизира и през дифузора 14 излиза еднородна, хомогенизирана, еднофазна смес с повишена температура и налягане, вследствие на отделената вътрешна енергия на фазово превръщане и енергията на триене на частиците.

Claims (1)

1. Патентни претенции

   Двуфазен свръхкритичен струен апарат, включващ корпус, в който са монтирани дюза на Лавал за подаване на работен флуид, поне един щуцер за подаване на пасивен флуид, като между дюзата на Лавал, корпуса и щуцера е оформена инжекционна камера, след която е монтиран конфузор с конфузорна инжекционна смесителна камера, завършващ с калибриран отвор или бленда, разположени пред цилиндрична смесителна камера и дифузор, характеризиращ се с това, че инжекционната камера (3) е свързана с конфузорната инжекционна смесителна камера (6) чрез завихрящ лопатков пръстен (4), като от корпуса (1), конфузора (5) и цилиндричната смесителна камера (11) е оформена вакуумкамера (8) с разтоварващ клапан (9), а между корпуса (1) и обхващащ го кожух (10) е оформен топлообменник (16) с два щуцера входящ (12) и изходящ (13).