RU174541U1

RU174541U1 - Jet mixing device

Info

Publication number: RU174541U1
Application number: RU2017112796U
Authority: RU
Inventors: Николай Александрович Тузовский; Екатерина Владимировна Тузовская
Original assignee: Николай Александрович Тузовский; Екатерина Владимировна Тузовская
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2017-10-19

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для перемешивания и выравнивания состава жидкостей в резервуарах различного объема и может быть использована в любых областях народного хозяйства, преимущественно для перемешивания вязких жидкостей. Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в устранении указанных недостатков, а также в повышении эффективности перемешивания и улучшение эксплуатационных свойств предлагаемого устройства, в том числе при применении его в отношении к жидкостям с повышенной вязкостью. Решение поставленной задачи достигается заявляемым устройством, перемешивающим струйным, содержащим основной трубопровод, сопла и опоры, при этом основной трубопровод выполнен сужающимся и переходящим в прямолинейный участок, устройство дополнительно содержит узел распределения потоков прямолинейные патрубки, переходящие в сопла.The utility model relates to devices for mixing and equalizing the composition of liquids in tanks of various volumes and can be used in any field of the national economy, mainly for mixing viscous liquids. The problem to which the claimed technical solution is directed is to eliminate these drawbacks, as well as to increase the mixing efficiency and improve the operational properties of the proposed device, including when applied to liquids with high viscosity. The solution to this problem is achieved by the claimed device, mixing the jet, containing the main pipe, nozzles and supports, while the main pipe is made tapering and turning into a straight section, the device further comprises a flow distribution unit, straight pipes passing into the nozzle.

Description

Полезная модель относится к устройствам для перемешивания и выравнивания состава жидкостей в резервуарах различного объема и может быть использована в любых областях народного хозяйства, преимущественно для перемешивания вязких жидкостей.The utility model relates to devices for mixing and equalizing the composition of liquids in tanks of various volumes and can be used in any field of the national economy, mainly for mixing viscous liquids.

Известен смеситель для резервуаров (RU 161351 U1, приоритет от 21.09.2015 г.), содержащий корпус с эжекторным соплом, на внутренней поверхности цилиндрической части которого выполнены выступы в виде цилиндрических стержней. Смеситель снабжен конфузором, выполненным в виде обтекаемого тела вращения и имеющим на наружной поверхности ребра жесткости, соединяющие его с конусообразным соплом корпуса, который закреплен в держателе, выполненном с возможностью регулирования угла наклона корпуса относительно днища резервуара при размещении в нем смесителя.A known mixer for tanks (RU 161351 U1, priority of 09.21.2015), comprising a housing with an ejector nozzle, on the inner surface of the cylindrical part of which protrusions are made in the form of cylindrical rods. The mixer is equipped with a confuser, made in the form of a streamlined body of revolution and having stiffening ribs on the outer surface connecting it with a cone-shaped nozzle of the body, which is fixed in a holder made with the possibility of adjusting the angle of inclination of the body relative to the bottom of the tank when the mixer is placed in it.

Известен струйный смеситель для резервуаров (RU 2594023, приоритет от 20.07.2015 г.), содержащий эжекторное сопло с конфузором и цилиндрической камерой смешения, на внутренней поверхности которой выполнены выступы-завихрители потока. Смеситель снабжен корпусом, выполненным в виде разветвителя потока с соплами, имеющими форму усеченной поверхности вращения, по меньшей мере, одно из сопел выполнено эжекторным с выступами-завихрителями в виде радиальных колец или цилиндрических стержней, а на конфузоре, представляющем собой обтекаемое тело вращения, выполнены ребра жесткости, соединяющие конфузор с корпусом, который снабжен держателем, выполненным с возможностью регулирования угла наклона смесителя относительно днища резервуара. Оси разветвителя расположены под равными углами друг к другу. Разветвитель может быть выполнен в виде усеченных форм конуса, параболоида, однополостного гиперболоида или их комбинаций, а конфузор эжекторного сопла - в виде усеченного конуса или усеченного эллипсоида вращения либо гиперболоида вращения.Known jet mixer for tanks (RU 2594023, priority from 07.20.2015), containing an ejector nozzle with a confuser and a cylindrical mixing chamber, on the inner surface of which are made protrusions-swirl flow. The mixer is equipped with a housing made in the form of a flow splitter with nozzles having the shape of a truncated surface of revolution, at least one of the nozzles is made ejector with protrusions-swirlers in the form of radial rings or cylindrical rods, and on the confuser, which is a streamlined body of revolution, are made stiffening ribs connecting the confuser with the housing, which is equipped with a holder made with the possibility of regulating the angle of inclination of the mixer relative to the bottom of the tank. The axles of the splitter are located at equal angles to each other. The splitter can be made in the form of truncated forms of a cone, paraboloid, single-cavity hyperboloid, or combinations thereof, and the confuser of the ejector nozzle in the form of a truncated cone or a truncated ellipsoid of revolution or a hyperboloid of revolution.

Наиболее близким аналогом является установка для перемешивания жидкостей в резервуарах (RU 156526 U1, приоритет от 17.06.2015 г.), включающая насос с всасывающим и напорным трубопроводами и струйный смеситель, установленный на выходе напорного трубопровода насоса. Установка снабжена узлом первичной гомогенизации, выполненным в виде разветвителей, которые гидравлически сообщены с одной стороны со смесителем, а с другой с напорным трубопроводом насоса. При этом, для повышения интенсивности перемешивания, разветвители со стороны смесителя снабжены насадками, установленными с возможностью регулирования углов пересечения исходящих из них струй в узле первичной гомогенизации, а смеситель выполнен в виде комплекса, состоящего из центрального радиального и тангенциальных сопловых эжекторов с камерами смешения. Недостатком установки является то, что форма конструкции смесителя внутри резервуара не позволяет равномерно распределить потоки жидкости, в виду чего основной поток устремляется в центральное сопло и работа боковых насадок не эффективна, что способствует образованию застойных (мертвых) зон в резервуаре.The closest analogue is the installation for mixing liquids in tanks (RU 156526 U1, priority dated June 17, 2015), which includes a pump with suction and pressure pipes and a jet mixer installed at the outlet of the pump pressure pipe. The installation is equipped with a primary homogenization unit, made in the form of splitters, which are hydraulically connected on one side with the mixer, and on the other with the pressure pipe of the pump. At the same time, to increase the mixing intensity, the splitters on the mixer side are equipped with nozzles installed with the ability to control the intersection angles of the outgoing jets from them in the primary homogenization unit, and the mixer is made in the form of a complex consisting of central radial and tangential nozzle ejectors with mixing chambers. The disadvantage of the installation is that the design of the mixer inside the tank does not allow to evenly distribute fluid flows, in view of which the main stream rushes into the central nozzle and the side nozzles are not effective, which contributes to the formation of stagnant (dead) zones in the tank.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в устранении указанных недостатков, а так же в повышении эффективности перемешивания и улучшение эксплуатационных свойств предлагаемого устройства, в том числе при применении его в отношении к жидкостям с повышенной вязкостью.The problem to which the claimed technical solution is directed is to eliminate these drawbacks, as well as to increase the mixing efficiency and improve the operational properties of the proposed device, including when applied to liquids with high viscosity.

Решение поставленной задачи достигается заявляемым устройством перемешивающим струйным, содержащим основной трубопровод, сопла и опоры, при этом основной трубопровод выполнен сужающимся и переходящим в прямолинейный участок, устройство дополнительно содержит узел распределения потоков прямолинейные патрубки, переходящие в сопла.The solution to this problem is achieved by the claimed device mixing jet, containing the main pipe, nozzles and supports, while the main pipe is made tapering and passing into a straight section, the device further comprises a flow distribution unit straight pipes passing into the nozzle.

Количество сопел выбирается с учетом обеспечения наиболее равномерного охвата струями прилегающего к устройству объема жидкости и наилучшей циркуляции, отсутствия застойных зон и зон намыва осадка. Сопел должно быть как минимум 2. Величина углов между соплами зависит как от количества сопел, так и от вязкости жидкости, скорости потока и внутренней геометрии резервуара. Причем величина угла между двумя соплами может не быть равной величине угла между другими соседними соплами.The number of nozzles is selected taking into account the most uniform coverage of the fluid volume adjacent to the device and the best circulation, the absence of stagnant zones and sedimentation zones. The nozzles should be at least 2. The angle between the nozzles depends on the number of nozzles, as well as on the viscosity of the liquid, flow rate and internal geometry of the tank. Moreover, the angle between two nozzles may not be equal to the angle between other neighboring nozzles.

Оптимальным размещением устройства перемешивающего струйного в резервуаре является расположение узла распределения потоков в центре резервуара.The optimal placement of the mixing jet device in the tank is the location of the flow distribution unit in the center of the tank.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства, на фиг. 2 - вид сбоку.In FIG. 1 shows a general view of the device, FIG. 2 is a side view.

Сущность изобретения поясняется примером конкретного выполнения устройства перемешивающего струйного с семью соплами.The invention is illustrated by an example of a specific implementation of the device mixing jet with seven nozzles.

Устройство перемешивающее струйное состоит из основного трубопровода 1, прямолинейного участка основного трубопровода 2, узла распределения потоков 3, прямолинейных патрубков 4, сопел 5, опор 6.The mixing jet device consists of a main pipe 1, a straight section of the main pipe 2, a flow distribution unit 3, straight pipe 4, nozzles 5, supports 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Поток жидкости через приемо-раздаточный патрубок (ПРП) 7 резервуара подается в основной трубопровод 1 устройства с помощью насоса (может быть использован имеющийся подающий насос или насос на откачку установленный снаружи резервуара, на чертежах не указан), далее жидкость поступает в прямолинейный участок основного трубопровода 2, а затем в узел распределения потоков 3.The fluid flow through the receiving and distributing pipe (PRP) 7 of the tank is supplied to the main pipeline 1 of the device using a pump (an existing feed pump or a pump for pumping can be used installed outside the tank, not shown in the drawings), then the fluid enters a straight section of the main pipeline 2, and then to the flow distribution node 3.

Внутри узла распределения потоков 3 основной поток равномерно распределяется на несколько потоков, как минимум на 2. Далее потоки поступают в прямолинейные патрубки 4, затем в сопла 5.Inside the flow distribution unit 3, the main stream is evenly distributed among several flows, at least by 2. Further, the flows enter straight pipe 4, then into nozzles 5.

Сужение основного трубопровода 1 обеспечивает равномерный разгон потока жидкости, с минимальными потерями полного давления. При продвижении жидкости по прямолинейному участку основного трубопровода выравнивается скорость жидкости, гасятся завихрения, режим движения жидкости становится ламинарным.The narrowing of the main pipe 1 provides uniform acceleration of the fluid flow, with minimal loss of total pressure. When moving the fluid along a straight section of the main pipeline, the fluid velocity is leveled, turbulence is suppressed, the fluid motion mode becomes laminar.

Узел распределения потоков 3 выполнен таким образом, что поток жидкости равномерно распределяется на несколько (2 и более) потоков. Внутри узла распределения отсутствуют зоны намыва осадка, застойные зоны. При движении рабочего потока по прямолинейным патрубкам снимаются и выравниваются турбулентные завихрения, созданные на внутренних кромках узла распределения потоков. На момент входа рабочего потока в сопло поле скорости и давления равномерно распределено по радиусу, без завихрений и пульсаций. В результате чего положительная предистория рабочего потока позволяет ему сформироваться и разогнаться в сопле, обеспечив необходимую величину скорости потока. Внутри сопла потенциальная энергия давления преобразовывается в кинетическую энергию.The distribution node of the flows 3 is made in such a way that the fluid flow is evenly distributed over several (2 or more) flows. Inside the distribution node there are no sediment sedimentation zones, stagnant zones. When the workflow moves along straight pipe nozzles, turbulent eddies created on the inner edges of the flow distribution unit are removed and aligned. At the moment the working flow enters the nozzle, the velocity and pressure field is uniformly distributed along the radius, without turbulence and pulsations. As a result, the positive prehistory of the workflow allows it to form and accelerate in the nozzle, providing the necessary value of the flow rate. Inside the nozzle, the potential pressure energy is converted into kinetic energy.

Выходящие из сопел потоки затягивают и приводят в движение соседние слои жидкости. Доходя до противоположной стенки резервуара, затопленные струи жидкости полностью, раскрывшись, меняют направления движения на обратно противоположные, обходя основные течения.The flows coming out of the nozzles tighten and propel adjacent fluid layers. Reaching the opposite wall of the reservoir, the flooded jets of liquid completely, having opened, change the direction of movement to opposite directions, bypassing the main currents.

В заявляемом устройстве отсутствуют эжекторные насадки, которые показали свою неэффективность при работе с вязкими жидкостями. Скорость входа в эжекторную насадку достаточно низкая, и входящий медленный поток приводит к зажатию основной струи и снижению ее скорости. Кроме того, возможная неравномерная вязкость потока может привести к неравномерной нагрузке на конструкцию насадок, а так же возможное образование осадка внутри насадок, что может привести к осложнению течения внутри устройства, дополнительную нагрузку на другие отводы.In the inventive device there are no ejector nozzles that have shown their inefficiency when working with viscous fluids. The entry speed into the ejector nozzle is quite low, and the incoming slow stream leads to the clamping of the main stream and a decrease in its speed. In addition, the possible uneven viscosity of the flow can lead to an uneven load on the design of the nozzles, as well as the possible formation of sediment inside the nozzles, which can lead to complication of the flow inside the device, additional load on other outlets.

Формируемые заявляемым устройством струи обеспечивают интенсивную циркуляцию и перемешивание жидкости по всему объему резервуара.Formed by the inventive device jets provide intensive circulation and mixing of fluid throughout the tank.

Исключение помех для движения потока жидкости, возникающих в связи с изменением геометрии пространства внутри резервуара (например, за счет установленных в резервуаре устройств подогрева как в центральной области, так и в периферийной зоне), обеспечивается за счет неравномерного расположения сопел, т.е. величина угла между двумя соплами может не быть равной величине угла между другими соседними соплами.The elimination of interference with the movement of the fluid flow arising in connection with a change in the geometry of the space inside the tank (for example, due to heating devices installed in the tank both in the central region and in the peripheral zone) is ensured by the uneven arrangement of nozzles, i.e. the angle between two nozzles may not be equal to the angle between other adjacent nozzles.

Улучшение эксплуатационных свойств обеспечивается исключением такого негативного фактора, как вибрация устройства с помощью жестко закрепленных опор к днищу резервуара.The improvement of operational properties is ensured by the exclusion of such a negative factor as the vibration of the device with the help of rigidly fixed supports to the bottom of the tank.

Конструктивные особенности заявляемого устройства позволяют спроектировать индивидуальное перемешивающее устройство для каждого резервуара с его особенными эксплуатационными характеристиками. Возможность изменения угла между соплами позволяет использовать устройство в различных резервуарах, в т.ч. имеющих небольшую площадь, но имеющих значительную высоту. Конструкция и основные размеры устройства определяются в процессе моделирования течений, вызываемых устройством при заданных эксплуатационных параметрах резервуара, вязкости перемешиваемой жидкости и т.п. При использовании заявляемого устройства уровень скорости жидкости, которая доходит до стенок резервуара составляет не более 0,5 м/с, что дает возможность обеспечивать циркуляцию потока, в том числе в пристеночной зоне.The design features of the inventive device allow you to design an individual mixing device for each tank with its special operational characteristics. The ability to change the angle between the nozzles allows the device to be used in various tanks, including having a small area, but having a significant height. The design and main dimensions of the device are determined in the process of modeling the flows caused by the device at given operational parameters of the tank, viscosity of the mixed fluid, etc. When using the inventive device, the level of fluid velocity, which reaches the walls of the tank is not more than 0.5 m / s, which makes it possible to ensure circulation of the flow, including in the wall zone.

Claims

A jet mixing device containing a main pipe, nozzles and supports, characterized in that the main pipe is made tapering and passing into a straight section, the device further comprises a flow distribution unit, straight pipes connecting to the nozzles, the number of nozzles being at least 2, and the angle between the nozzles depends both on the number of nozzles and on the viscosity of the liquid, the flow rate and the internal geometry of the tank.