RU171985U1

RU171985U1 - FLOW INJECT MIXER

Info

Publication number: RU171985U1
Application number: RU2016144813U
Authority: RU
Inventors: Виль Файзулович Галиакбаров; Эмилия Вильевна Галиакбарова; Камиль Мазгарович Мустафин
Original assignee: Эмилия Вильевна Галиакбарова
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-06-23

Abstract

Полезная модель относится к смесительным устройствам для обессоливания нефти при малых расходах по нефти или воде и может быть использована в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности. Технический результат заключается в достижении интенсивного диспергирования взаимодействующих фаз, равномерности их распределения и получении гомогенной структуры смеси без дополнительных затрат энергии при малых расходах по нефти или воде.Поточный струйный смеситель, содержащий цилиндрический корпус с входными и выходным патрубками, в котором последовательно по направлению движения потока размещены вихревая камера нефти, вихревая камера воды и успокоительная камера. Вихревые камеры выполнены в виде полых тел вращения с входными и выходными каналами. Входные каналы вихревой камеры нефти выполнены в виде набора щелей. Выходные каналы вихревой камеры воды выполнены в виде набора сопел. Вихревая камера воды выполнена в виде цилиндра или эллипсоида в комбинации его с усеченными формами конуса, параболоида. Для усиления эффекта турбулизации вихревая камера воды может быть расположена наклонно относительно оси цилиндрического корпуса. Технический результат достигается за счет части потенциальной энергии потоков без дополнительных затрат энергии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to mixing devices for desalting oil at low costs for oil or water and can be used in the oil and oil refining industries. The technical result consists in achieving intensive dispersion of the interacting phases, uniform distribution and obtaining a homogeneous mixture structure without additional energy costs at low oil or water consumption. A flow jet mixer containing a cylindrical body with inlet and outlet nozzles, in which it is sequentially in the direction of flow placed a vortex chamber of oil, a vortex chamber of water and a still chamber. Vortex chambers are made in the form of hollow bodies of revolution with input and output channels. The input channels of the vortex chamber of oil are made in the form of a set of slots. The output channels of the vortex chamber of water are made in the form of a set of nozzles. The vortex chamber of water is made in the form of a cylinder or an ellipsoid in combination with truncated forms of a cone, paraboloid. To enhance the turbulization effect, the vortex chamber of water can be located obliquely relative to the axis of the cylindrical body. The technical result is achieved due to part of the potential energy flows without additional energy costs. 2 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к смесительным устройствам для обессоливания нефти, преимущественно при малых расходах по нефти или воде, и может быть использована в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности.The utility model relates to mixing devices for desalting oil, mainly at low costs for oil or water, and can be used in the oil and oil refining industries.

Известен смеситель по изобретению RU 1375305, который имеет корпус с патрубками ввода смешиваемых компонентов и кольцевые коллекторы с тангенциально направленными отверстиями и тангенциально направленными соплами, ориентированными в противоположную сторону относительно отверстий.The known mixer according to the invention RU 1375305, which has a housing with nozzles for introducing mixed components and annular collectors with tangentially directed holes and tangentially directed nozzles oriented in the opposite direction relative to the holes.

Известен также смеситель по изобретению RU 2189851, включающий цилиндрический корпус с входными и выходным патрубками. В корпусе последовательно по направлению движения потока установлены встречно направленные вихревая камера смешиваемого компонента с тангенциальными каналами и вихревая камера рабочего агента с тангенциальными каналами, которая выполнена в виде цилиндра с цилиндрическими отверстиями или в виде гиперболоида вращения. На выходе из корпуса выполнена успокоительная камера в виде набора пластин.Also known is the mixer according to the invention RU 2189851, comprising a cylindrical body with inlet and outlet pipes. A counter-directed vortex chamber of the mixed component with tangential channels and a vortex chamber of the working agent with tangential channels, which is made in the form of a cylinder with cylindrical openings or in the form of a rotation hyperboloid, are installed sequentially in the body in the direction of flow. At the exit from the housing, a soothing chamber is made in the form of a set of plates.

Недостаточная интенсивность процесса перемешивания смешиваемого компонента и рабочего агента в конструкциях аналогов объясняется тем, что значительная часть энергии затрачивается на внутреннее трение в неперемешанных потоках. В зоне контакта вращающихся потоков, направленных навстречу друг другу, трение оказывает тормозящее влияние на всю их массу, обусловленное различной вязкостью жидкостей, что снижает эффективность перемешивания. Процесс перемешивания при слабой его интенсивности характеризуется нестабильностью и неустойчивостью равновесия противодействующих потоков, а продукты химической реакции смешиваемых жидкостей залипают на внутренней поверхности корпуса.The insufficient intensity of the mixing process of the mixed component and the working agent in the designs of analogues is explained by the fact that a significant part of the energy is spent on internal friction in unmixed flows. In the contact zone of rotating flows directed towards each other, friction has a braking effect on their entire mass, due to the different viscosity of the liquids, which reduces the mixing efficiency. The mixing process at its low intensity is characterized by instability and instability of the equilibrium of opposing flows, and the products of the chemical reaction of the mixed liquids stick on the inner surface of the body.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является струйный гидравлический смеситель, содержащий цилиндрический корпус в виде трубы с входными и выходным патрубками, в котором последовательно по направлению движения потока установлены вихревая камера смешиваемого компонента (нефти), вихревая камера рабочего агента (воды) и успокоительная камера в виде пластин. Вихревые камеры нефти и воды выполнены встречно направленными в виде тел вращения с тангенциальными каналами, выполняющими роль начальных завихрителей потоков. На выходе вихревой камеры воды установлена насадка в виде втулки, на внутренней поверхности которой выполнены продольно направленные радиальные пазы (полезная модель RU 159236, опубл. 10.02.2016, МПК B01F 5/00, В01В 3/08) - прототип.The closest to the claimed device in technical essence and the achieved result is a jet hydraulic mixer containing a cylindrical body in the form of a pipe with inlet and outlet pipes, in which a vortex chamber of the mixed component (oil) and a vortex chamber of the working agent (water) are installed sequentially in the direction of flow ) and a soothing chamber in the form of plates. The vortex chambers of oil and water are made in the opposite direction in the form of bodies of revolution with tangential channels that act as the initial swirls of flows. At the outlet of the vortex chamber of water, a nozzle in the form of a sleeve is installed, on the inner surface of which longitudinally directed radial grooves are made (utility model RU 159236, publ. 02/10/2016, IPC B01F 5/00, B01B 3/08) - prototype.

Конструкция прототипа, по сравнению с аналогами, позволяет увеличить интенсивность диспергирования взаимодействующих фаз и равномерность их распределения с получением гомогенной структуры смеси без дополнительных затрат энергии. Однако при малых расходах нефти или воды его эффективность, также как аналогов, значительно снижается в результате изменения режима течения с турбулентного на ламинарный.The design of the prototype, in comparison with analogues, allows you to increase the intensity of the dispersion of the interacting phases and the uniformity of their distribution with obtaining a homogeneous structure of the mixture without additional energy costs. However, at low oil or water consumption, its efficiency, as well as its analogues, is significantly reduced as a result of a change in the flow regime from turbulent to laminar.

В установках по обессоливанию нефти на промыслах не всегда удается поддерживать хорошие расходы по нефти или воде, а чтобы сохранить турбулентное течение при малых расходах необходимо уменьшить критическое число Рейнольдса.It is not always possible to maintain good oil or water costs in oil desalination plants in the fields, and in order to maintain a turbulent flow at low costs, it is necessary to reduce the critical Reynolds number.

Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании смесителя, обеспечивающего эффективное перемешивание при малых расходах по нефти или воде.The task underlying the utility model is to create a mixer that provides efficient mixing at low flow rates of oil or water.

Технический результат заключается в достижении интенсивного диспергирования взаимодействующих фаз, равномерности их распределения и получении гомогенной структуры смеси без дополнительных затрат энергии при малых расходах по нефти или воде.The technical result consists in achieving intense dispersion of the interacting phases, the uniformity of their distribution and obtaining a homogeneous structure of the mixture without additional energy costs at low costs for oil or water.

Технический результат достигается тем, что в поточном струйном смесителе, содержащем цилиндрический корпус с входными и выходным патрубками, в котором последовательно по направлению движения потока размещены в виде полых тел вращения с входными и выходными каналами вихревая камера нефти и вихревая камера воды, а также успокоительная камера, согласно полезной модели вихревая камера нефти снабжена входными каналами в виде щелей, расположенных по сечениям тел вращения плоскостями, расположенными под углом к оси тела вращения, а вихревая камера воды имеет выходные каналы в виде сопел, расположенных по периметру тела вращения. Вихревая камера воды выполнена в виде цилиндра или эллипсоида в комбинации его с усеченными формами конуса, параболоида. Для усиления эффекта турбулизации вихревая камера воды может быть расположена наклонно относительно оси цилиндрического корпуса.The technical result is achieved in that in a flow jet mixer containing a cylindrical housing with inlet and outlet nozzles, in which in a direction of flow direction are placed a hollow body of revolution with inlet and outlet channels an oil swirl chamber and a water swirl chamber, as well as a still chamber , according to the utility model, the oil vortex chamber is provided with input channels in the form of slots located along sections of the bodies of revolution by planes located at an angle to the axis of the body of revolution, and the vortex amer water has output channels in the form of nozzles arranged along the perimeter of the rotating body. The vortex chamber of water is made in the form of a cylinder or an ellipsoid in combination with truncated forms of a cone, paraboloid. To enhance the turbulization effect, the vortex chamber of water can be located obliquely relative to the axis of the cylindrical body.

Полезная модель поясняется примером конкретного выполнения смесителя с завихрителем воды в виде цилиндра, завихрителем нефти в виде параболоида с сопровождающим чертежом общего вида (фиг. 1).The utility model is illustrated by an example of a concrete embodiment of a mixer with a water swirl in the form of a cylinder, an oil swirl in the form of a paraboloid with an accompanying general drawing (Fig. 1).

Поточный струйный смеситель содержит цилиндрический корпус 1, в котором последовательно по направлению движения потока установлены соосная с корпусом 1 вихревая камера 2 нефти, вихревая камера воды 3, наклонно расположенная относительно оси цилиндрического корпуса, а на выходе из корпуса 1 - успокоительная камера 4 в виде набора радиальных колец. Вихревая камера 2 нефти имеет входные каналы в виде щелей 5 и представляет собой параболоид вращения. Вихревая камера 3 воды, представляющая собой цилиндр с соплами 6, расположенными по его периметру (установлено экспериментально). Входной патрубок 7 нефти и выходной патрубок 8 смеси расположены на центральной оси корпуса 1, а входной патрубок 9 воды расположен перпендикулярно ей.The in-line jet mixer contains a cylindrical body 1, in which a vortex oil chamber 2 coaxial with the body 1 and a water vortex chamber 3 inclined relative to the axis of the cylindrical body, and coaxial chamber 4 in the form of a set radial rings. The vortex chamber 2 of oil has input channels in the form of slots 5 and is a rotation paraboloid. The vortex chamber 3 of water, which is a cylinder with nozzles 6 located along its perimeter (installed experimentally). The inlet pipe 7 of oil and the outlet pipe 8 of the mixture are located on the Central axis of the housing 1, and the inlet pipe 9 of the water is perpendicular to it.

Работа смесителя осуществляется следующим образом.The mixer is as follows.

Поток нефти подается в корпус 1 через патрубок 7 и, проходя по входным каналам в виде щелей 5, выполняющих роль начального завихрителя потока, поступает в вихревую камеру 2. Расположение щелей в рамках первой независимой формулы установлено экспериментально. Поток воды, подаваемый в корпус 1 смесителя через патрубок 9, проходя внутри тела вращения 3, также закручивается. При этом в параболоидной вихревой камере 2 нефти происходит интенсивная турбулентная диффузия потока с получением закрученной струи. В вихревой камере 3 воды, имеющей меньший диаметр, чем вихревая камера 2 нефти, поток воды закручивается и впрыскивается в корпус через сопла 6. Наклонное расположение вихревой камеры воды относительно оси цилиндрического корпуса приводит к усилению эффекта турбулизации, что установлено экспериментально. Струи воды из сопел 6 закручивают и разделяют поток нефти, возникают соударение струй и центростремительные ускорения с различным вектором, возрастает турбулентность, повышается температура и массообмен между потоками. Закручивание струй воды приводит к интенсивной турбулизации потока нефти, интенсивному перемешиванию, дроблению и испарению воды, т.к. происходит повышение температуры, которое приводит к увеличению испаряемости воды и более интенсивному обессоливанию нефти. На границе соударения струй вследствие преодоления сил вязкости возникают турбулентные пульсации местных скоростей, которые вызывают пульсации температуры и пульсации давления. Изменение вязкости при изменении температуры на границе взаимодействия струй нефти и воды способствует усилению турбулентных пульсаций местных скоростей. Указанные процессы приводят к турбулизации потоков нефти и воды, что способствует диспергированию воды, интенсивному обессоливанию нефти. Смесь, перемещаясь к выходу из корпуса 1, ударяется о радиальные кольца успокоительной камеры 4, затормаживается, нагревается, домешивается, стабилизируется и выдается из смесителя через выходной патрубок 8.The oil flow is fed into the housing 1 through the pipe 7 and, passing through the input channels in the form of slots 5, acting as the initial swirl flow, enters the vortex chamber 2. The location of the slits in the first independent formula is established experimentally. The flow of water supplied to the mixer body 1 through the pipe 9, passing inside the body of rotation 3, also swirls. At the same time, intense turbulent diffusion of the flow occurs in the paraboloid vortex chamber 2 of the oil to produce a swirling jet. In the vortex chamber 3 of water having a smaller diameter than the vortex chamber 2 of oil, the water flow is twisted and injected into the casing through nozzles 6. The inclined arrangement of the vortex chamber of water relative to the axis of the cylindrical casing leads to an increase in the turbulization effect, which was established experimentally. The water jets from nozzles 6 twist and separate the oil flow, collision of jets and centripetal accelerations with different vectors occur, turbulence increases, temperature and mass transfer between the flows increase. Spinning water jets leads to intensive turbulization of the oil flow, intensive mixing, crushing and evaporation of water, as there is an increase in temperature, which leads to an increase in the evaporation of water and a more intense desalination of oil. As a result of overcoming the viscosity forces, turbulent pulsations of local speeds arise at the boundary of the collision of jets, which cause temperature pulsations and pressure pulsations. A change in viscosity with temperature at the interface between the jets of oil and water enhances the turbulent pulsations of local speeds. These processes lead to turbulization of oil and water flows, which contributes to the dispersion of water, intensive desalination of oil. The mixture, moving to the exit from the housing 1, hits the radial rings of the stilling chamber 4, brakes, heats up, kneads, stabilizes and is discharged from the mixer through the outlet pipe 8.

Технический результат достигается за счет части потенциальной энергии потоков в трубопроводах без дополнительных затрат.The technical result is achieved due to part of the potential energy flows in the pipelines at no additional cost.

Claims

1. In-line jet mixer, comprising a cylindrical body with inlet and outlet nozzles, in which, in the direction of flow, the swirling oil chamber and the swirling chamber of water and also a still chamber are arranged in the form of hollow bodies of revolution with inlet and outlet channels, characterized in that the vortex chamber of oil is provided with inlet channels in the form of slots located along sections of the bodies of revolution by planes at an angle to the axis of the body of revolution, and the vortex chamber of water has output channels in the form of nozzles, aspolozhennyh of rotation of the body around.

2. In-line jet mixer according to claim 1, characterized in that the vortex chamber of water is made in the form of a cylinder or an ellipsoid in combination with truncated forms of a cone, paraboloid.

3. In-line jet mixer according to claim 1, characterized in that the vortex chamber of the water can be located obliquely relative to the axis of the cylindrical body.