PT911082E

PT911082E - Processo de producao de um jacto do tipo gas e goticulas instalacao e bocal para essa finalidade

Info

Publication number: PT911082E
Application number: PT97932056T
Authority: PT
Inventors: Jury Vladimirovich Zuev; Alexandr Vladimirovi Karpyshev; Igor Alexandrovich Lepeshinsky
Original assignee: Ni I Niz Temp Pri Mai M G A I
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2002-03-28
Also published as: WO1998001231A1; DE59705677D1; EP0911082A4; ATE209970T1; ES2169406T3; EP0911082B1; RU2107554C1; DK0911082T3; EP0911082A1

Description

1 DESCRIÇÃO ( "PROCESO DE PRODUÇÃO DE UM JACTO DO TIPO GÁS E GOTÍCULAS, INSTALAÇÃO E BOCAL PARA ESSA FINALIDADE” Área Técnica A presente invenção refere-se à tecnologia da produção de jactos de gás e gotícuias de grande alcance, que podem ser aplicados na técnica de extinção de incêndios, na agricultura para o melhoramento dos solos e noutros ramos da industria, nos quais seja necessária a produção de jactos de gás e gotículas de grande alcance.

Estado da Técnica São conhecidos processos para a produção de jactos de líquidos, em que o alcance de cada um dos jactos é garantido, por um lado pela elevação da pressão no sistema de introdução do líquido e por outro através da introdução de um jacto de gás num bocal. É conhecido um processo para a produção de jactos de gás e gotículas, no qual é utilizada a acção de pulverização de um jacto de gás , que é fornecido através de um tubo de jacto de gás de apoio a fim de aumentar a velocidade do líquido e aumentar o alcance do jacto (SU, A, 380279, A01g25/00,1973).

Além disso é conhecido um dispositivo para a produção de um jacto de gás e gotículas, que compreende um sistema de introdução do líquido e um bocal gasodinâmico com um apoio de jacto de gás central (SU, A, 380279, A01g25/00,1973).

Como estado da técnica mais próximo relativamente à presente invenção são considerados, um processo, um dispositivo e um bocal para a produção de um jacto de gás e gotículas, os quais são conhecidos da RU2083247. 2 -—""'Χ,ι-' ' Ο processo conhecido compreende a aceleração de um jacto de gás num bocal gasodinâmico, a introdução de um jacto de líquido disperso no jacto dc gás, durante a sua aceleração e a aceleração do jacto de fase dupla resultante no bocal. O dispositivo conhecido compreende um canal perfilado e uma câmara de mistura.

Uma desvantagem geral do análogo conhecido é constituída por ser impossível, com os meios conhecidos, aumentar o alcance do jacto de gás e gotículas para além de 50 m, o que é necessário por exemplo para a extinção de incêndios em edifícios com muitos andares e em edifícios elevados e por ser difícil controlar a concentração das gotículas do jacto.

Nas soluções técnicas conhecidas não são garantidas as condições para a formação de jactos de gás e gotículas, sob as quais o alcance do jacto de gás e gotículas possa ser elevado até ao alcance necessário (mais de 50 m).

Descrição da Invenção A presente invenção tem por objecto fundamental aumentar o alcance do jacto de gás e gotículas produzido para 50 m ou mais, pelo que será possível um campo de utilização mais vasto do processo, do dispositivo e do bocal.

Isso é assim atingido por o processo para produção de um jacto de gás e gotículas, que envolve a aceleração de um jacto de gás num bocal de gás e gotículas, envolver a introdução de um jacto disperso de um líquido num jacto de gás durante a sua aceleração e a aceleração no bocal do resultante jacto constituído por duas fases, de acordo com a pressão P na entrada do bocal e a concentração relativa g do líquido no jacto de fase dupla poder ser escolhida segundo as seguintes condições: P*g ^ 5,7*108Pa, P < 5*105Pa,

Emqueg = Gf/Gg;

Gf - Volume medido do líquido Gg - Volume medido do gás. 3

Como líquido pode ser utilizada água. É conveniente, para a produção do jacto de gás, utilizar-se pelo menos um dispositivo de turbo-compressão. O referido resultado técnico é também atingido, por num dispositivo para a produção de um jacto de gás e gotículas, os sistemas para a introdução de um líquido e um gás e um bocal gasodinâmico com uma câmara de mistura para a mistura do gás-e do líquido, ser escolhido, de acordo com a invenção, o comprimento L de um canal perfilado do bocal segundo as seguintes condições: L > 5dcr,

Em que dcréo diâmetro do corte perpendicular crítico do bocal.

Para a compressão (concentração) do jacto de gás e gotículas pode ser utilizado um bocal anular.

Como líquido no dispositivo pode ser usada água É conveniente que o sistema de introdução do gás abranja pelo menos um dispositivo de turbo-compressão com um dispositivo de saída, o qual se encontre em ligação com a entrada do bocal gasodinâmico. O dispositivo pode, se necessário, ser colocado de forma móvel, para o que é munido de meios de movimentação . O referido resultado técnico pode além disso ser atingido por, num bocal para a produção do jacto de gás e gotículas, que incluí o canal perfilado e uma câmara para a mistura do líquido e do gás, o comprimento L do canal perfilado do bocal ser escolhido, de acordo com a invenção, segundo as seguintes condições: L > 5dcr,

Em que der é o diâmetro do corte perpendicular crítico do bocal.

Para a compressão do jacto de gás e gotículas é conveniente utilizar-se um bocal anular. 4

Curta Descrição das Figuras A invenção será agora descrita cm mais pormenor com a ajuda dc exemplos concretos de formas de realização e das figuras, em que A Fig. 1 mostra um esquema geral do funcionamento do dispositivo; A Fig.2 mostra um bocal com uma câmara de mistura (representação esquemática); A Fig.3 mostra, como outra forma de realização do bocal, um bocal anular com câmara de mistura (representação esquemática). .....

Formas de Realização Preferidas da Invenção O processo proposto para a produção de um jacto de gás e gotículas é constituído por, um jacto de gás ser acelerado num bocal de gás e gotículas, em ser fornecido ao jacto de gás, durante a sua aceleração, um jacto de líquido disperso e em o jacto de duas fases resultante ser acelerado no bocal. A pressão do gás P à entrada do bocal e a concentração relativa g do líquido no jacto de fase dupla são escolhidas de acordo com as seguintes condições: P*g > 5,7*108Pa, P > 5*10sPa,

Em que g = Gf/Gg;

Gf - Volume medido do líquido;

Gg - Volume medido do gás.

Como líquido pode ser utilizada água. É conveniente, para a produção do jacto de gás, a utilização de pelo menos um dispositivo de turbo-compressão.

Como líquido é utilizada água. 5 5

Para a produção do jacto de gás é utilizado um dispositivo de turbo-compressão

Deve notar-se que, para a produção do jacto de gás podem também usar-se diversos dispositivos de turbo-compressão.

Seguc-sc a descrição do dispositivo para a produção de um jacto de gás e gotículas, com a ajuda do qual o processo de acordo com a invenção é realizado. O dispositivo proposto compreende um sistema 1 (Fig. 1) para a introdução do líquido, um sistema 2 para a introdução do gás, um bocal gasodinâmico 4 com uma câmara 3 para a mistura do líquido e do gás. O comprimento de um canal perfilado 7 (Fig. 2 e 3) do bocal é escolhido de acordo com as seguintes condições : L > 5d„,

Em que dcr é o diâmetro do corte perpendicular crítico do bocal.

Na forma de realização descrita é utilizada água como liquido, sendo no entanto de notar que, como líquido, também podem ser utilizados outros materiais, dependendo da utilização concreta do dispositivo. O sistema 2 de introdução do gás abrange um dispositivo de turbo-compressão, cujo dispositivo de saída está em ligação com a entrada do bocal gasodinâmico 4.

Na forma de realização descrita é utilizado um dispositivo de turbo-compressão, devendo no entanto notar-se que pode haver diversos desses dispositivos. O dispositivo abrange além disso um sistema 5 ( Fig. 1) para o controlo da deslocação do bocal e um meio de transporte 6 para uma colocação, sobre o qual os sistemas e as partes constituintes dos sistemas são colocados. A forma de realização do dispositivo representada na Fig. 3 é idêntica à forma de realização do dispositivo da Fig. 2. A diferença situa-se na forma de realização do canal 6 perfilado 7 do bocal de formato anular (Fig. 3). Na utilização do bocal anular 4 é instalado no canal um corpo central 10.

Seguidamente é descrito o bocal para a produção de um jacto de gás e gotículas, com a ajuda do qual é realizado o processo de acordo com a invenção. O bocal 4 abrange uma câmara 3 para a mistura do líquido e do gás (Fig. 2), que está munida de dispositivos 8 para a introdução do líquido e de um dispositivo 9 para a introdução do gás, bem como de um canal perfilado 7. O comprimento do. canal perfilado do bocal é escolhido de acordo com as seguintes condições: L > 5dcr, em que cb é o diâmetro do corte perpendicular crítico do bocal. A forma de realização do bocal representada na Fig. 3 é idêntica à forma de realização do bocal da Fig. 2.

Aqui a diferença consiste em o canal perfilado 7 do bocal 4 ser construído de forma anular e estar instalado nele um corpo central 10 (este tipo de bocal é conhecido de qualquer técnico do ramo da gasodinâmica).

As condições acima indicadas de escolha da pressão do gás e da concentração relativa do líquido no jacto de duas fases para o processo apresentado, bem como as condições para a escolha do comprimento do bocal gasodinâmico para o dispositivo e bocal apresentados são estabelecidas com fundamento nos seguintes factores, que têm influência sobre a eficácia da aceleração do jacto de gás e gotículas e na sua velocidade, as quais determinam o alcance do jacto. O valor máximo da pressão do gás e a concentração relativa do líquido são escolhidos a partir das condições da máxima compressão das partículas de líquido no jacto de gás em que é possível a constituição de uma fase de gotículas de líquido no gás. As referidas condições são determinadas através das seguintes fórmulas: 7

Ρπ*χ > K*R*T*pf/ (1 - π /6)*gnjax;

Em que π = 3,1416 ; R - Constante do gás da fase gasosa do jacto de fase dupla (para ar R=287J/kg*K); T - Temperatura do gás (para as condições de utilização do dispositivo T = 300K);

Pf - Compressão do líquido (água pr= 1000 kg/ m2); gma» = Gf /Gg - concentração relativa máxima do líquido;

Gf - Valor medido do líquido;

Gg - Valor medido do gás.

Considerando-se as condições limite reais durante a ut8ilização da invenção, as referidas condições podem ser expressas como findar: = 5,7*108Pa.

Por essas condições é visível que, para a execução da invenção os valores de P e g devem ser escolhidos das seguintes condições: P*g < 5,7*108Pa. Neste caso o jacto de fase dupla presente no bocal gasodinâmico, constituído pela fase de gotículas de líquido e por um gás transportador, pode ser acelerado a até à velocidade necessária.

Simultaneamente a velocidade necessária do jacto de gás e gotículas, através da qual um alcance de não menos de 50 m é atingido, é determinada pelo valor da pressão P à entrada no bocal gasodinâmico: P > 5*105Pa.

Com o valor de pressão referido é garantida uma descida de pressão no bocal: II = P/Pa, em que P é a pressão estática à entrada do bocal e Pa é a pressão atmosférica.

Como mostram os cálculos, com este valor de pressão à entrada do bocal é possível uma aceleração do jacto de fase dupla (fluído em forma de gás) até uma velocidade que, considerando-se o real grau de actuação do bocal, o situa acima dos 60 m. O valor de velocidade atingido pelo jacto da mistura de gás e líquido situa-se a mais do que o dobro da altura do que o valor da velocidade mais elevada de um jacto de líquido que 8

pode ser alcançado através dos meios até hoje utilizados, com os mesmos parâmetros de liquido.

Seguidamente o princípio funcional do dispositivo e do bocal apresentados, que se baseia no processo proposto, é descrito pormenorizadamente. O dispositivo é levado à sua posição de partida com a ajuda do meio de transporte 6 (por exemplo uma viatura automóvel). O bocal 4 é dirigido por meio do controlo do sistema 5 para a colocação do bocal na direcção de um objecto, para o qual deva ser dirigido o jacto de gás e gotículas. O dispositivo de turbo-compressão (não mostrado no desenho), que constitui uma parte do sistema 2 de fornecimento do gás, é ligado. O jacto de ar acelerado para fora do dispositivo de saída da máquina motorizada é conduzido para o dispositivo 9 para introdução do gás na câmara de mistura 3, onde se cria o jacto de fase dupla.

Agua é pulverizada para dentro da câmara de mistura 3 através de dispositivos 8 para a introdução de líquido sob a forma de jactos isolados, os quais se misturam com a corrente de ar que corre lá para dentro, do que resulta um jacto de gás e gotículas. Para uma distribuição uniforme da água na câmara de mistura 3 podem ser utilizados como dispositivos para a introdução do líquido, bocais de jacto. O jacto de fase dupla resultante na câmara de mistura 3 dos parâmetros acima referidos é acelerado para o canal perfilado 7.

Através da utilização do bocal anular 4 com o corpo central 10, o jacto de gás e gotículas com uma distribuição relativamente uniforme das gotículas e água pode ser compactado (comprimido) perpendicularmente ao jacto. 9 1

/ O valor máximo da pressão o ar no entrada do bocal e a concentração relativa da água no jacto de fase dupla são escolhidos a partir das condições da maior compressão das partículas de água no jacto de ar: P*g < 5,7*108Pa, em que P é a pressão do ar na abertura de entrada do bocal e g a concentração relativa da água no jacto de fase dupla.

Além disso a pressão à entrada do bocal deve situar-se acima de S^loVa, a fim de atingir o alcance necessário (mais de 50 m) do jacto de gás e gotículas.

Na presente forma de realização do objecto da invenção os parâmetros referidos são escolhidos como segue: P = 5,5*105Pa; G = Gf / Gg = 4,9 - concentração relativa da água;

Gf = 26kg/s - Valor medido do líquido;

Gg = 5,3 kg/s — Valor medido do ar; T = 298K - Temperatura do jacto de fase dupla; L =1500 mm - Comprimento do bocal; der =120 mm - Diâmetro do corte perpendicular crítico do bocal; D =50 pm - Diâmetro médio das gotículas de água no jacto de ar.

Os resultados obtidos confirmam que um jacto de fase dupla, cujos parâmetros sejam escolhidos segundo as condições acima referidas é acelerado no bocal gasodinâmico até uma velocidade, na qual o alcance do jacto de gás e gotículas atinge 65 m.

Por consequência o alcance do jacto de gás e gotículas com o emprego do objecto da invenção é aproximadamente 2,5 vezes maior do que o alcance máximo de um jacto de líquido, com o mesmo consumo de líquido e a mesma pressão de partida.

Os presentes dados confirmam a possibilidade da realização do processo proposto para a produção de um jacto de gás e gotículas, bem como do dispositivo e do bocal com os quais o processo é realizado e a possibilidade de se atingir o objecto técnico, que é constituído pelo aumento do alcance do jacto de gás e gotículas.

Possibilidade Utilização Industrial O processo, O dispositivo e o bocal, que estão previstos para a produção do jacto dc gás e gotículas de acordo com a invenção, podem ser utilizados em diferentes ramos industriais, nos quais seja necessária a geração de um jacto de gás e gotículas com um maior alcance.

Essencialmente eficaz é a introdução da invenção na técnica da extinção de fogos na luta contra os incêndios em campos e objectos de difícil acesso, bem como na agricultura para a rega dos campos.

Na descrição das referidas formas de realização a realização da invenção foi utilizada terminologia concreta para maior clareza. No entanto a invenção não se resume à terminologia habitual e deve ser observado, que cada um desses termos se liga a termos equivalentes, que podem ser utilizados para se atingirem os mesmos objectos.

Muito embora a invenção proposta tenha sido descrita em relação às formas de realização preferidas, é claro para os técnicos desta área, que se pode proceder a modificações e a outras formas de realização, sem afastamento das bases e da execução da invenção conforme é definida nas reivindicações. Essas modificações e formas de realização são vistas como não se situando fora do âmbito de protecção da invenção proposta e como estando em conformidade com as reivindicações propostas.

Lisboa, j j DE2. 2001

Maria Silvina Ferreira

ADVOGADA

Agente Oficial de Propriedade Industrial R. Castilho. 50-5?- 1250 - 071 LISBOA Tel. 21 381 50 50 - Fax. 21 383 11 50

Claims

REIVINDICA ÇÕES 1. Processo para a produção de um jacto de gás e gotículas, no qual um jacto de gás é acelerado num bocal gasodinâmico, um jacto disperso de um líquido é introduzido no jacto de gás durante a sua aceleração e o jacto de fase dupla resultante é acelerado no bocal, caracterizado por a pressão P à entrada do bocal e a concentração relativa g do líquido no jacto de fase dupla serem escolhidos segundo as seguintes condições: P*g < 5,7*10®Pa, P > 5*105Pa, Em que g = Gf/Gg ;.....- . Gf - Volume medido do líquido; Gg - Volume medido do gás. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, como líquido, ser utilizada água. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o jacto de gás ser produzido com pelo menos um dispositivo de turbo-compressão. Dispositivo para a produção de um jacto de gás e gotículas, com sistemas (1 e 2) para a introdução de líquido e gás e um bocal gasodinâmico (4) , o qual apresenta uma câmara (3) para a mistura do líquido e do gás, caracterizado por o comprimento L de um canal perfilado do bocal ser escolhido de acordo com as seguintes condições: L > 5do-, em que dcr é o diâmetro do corte perpendicular crítico do bocal. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o bocal ser construído com um formato anular. Dispositivo de acordo com as reivindicações 4 ou 5, caracterizado por, como líquido, ser utilizada água. 7. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 4 — 6, caracterizado por o sistema de introdução compreender pelo menos um dispositivo de turbo-compressão, cujo dispositivo de saída se encontra em ligação com a entrada do bocal gasodinâmico.
8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por se encontrar munido com um dispositivo de movimento de avanço (6).
9. Bocal para a produção de um jacto de gás e gotícuias, com um canal perfilado (7) e uma câmara (3) para a mistura do líquido e do gás, caracterizado por o comprimento L do canal perfilado (7) do bocal ser escolhido segundo as seguintes condições: L > 5dcr, em que dc, é o diâmetro do corte perpendicular crítico do bocal.
10. Bocal de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o seu canal perfilado (7) ser construído de forma anular. Lisboa,! y 2001

Maria Silvina Ferreira ADVOGADA Agente Oficial de Propriedade Industrial R. Castilho, 50-5!- 1250 - 071 LISBOA Tel. 21 381 50 50 - Fax. 21 383 1150