RU2023495C1

RU2023495C1 - Mixing chamber

Info

Publication number: RU2023495C1
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Спиридонов; Ф.З. Тинчурин; М.Ю. Спиридонов; А.Ю. Спиридонов
Original assignee: Спиридонов Юрий Александрович
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: mixing of turbulent flows of liquids or gases. SUBSTANCE: mixing chamber accommodates cylindrical distributors with holes on side surfaces to receive checkers. Checker diameter d and angle of attack β vary lengthwise of distributor. b condition is satisfied in each sectional area crossing checker. EFFECT: enlarged functional capabilities. 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для смешения турбулентных потоков жидкостей или газов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в энергетике, химической и нефтяной промышленности для приготовления смеси с заданным составом и качеством. The invention relates to a device for mixing turbulent flows of liquids or gases and can be used in various industries, for example in the energy sector, chemical and oil industries for the preparation of mixtures with a given composition and quality.

Известно устройство для смешения двух сред, состоящее из коллектора и корпуса, на боковой поверхности которого расположены отверстия, оси которых совпадают с направлением радиуса вектора поперечного сечения корпуса (патент Японии N 51-46306, кл. В 01 F 5/00). Основной недостаток устройства состоит в недостаточной эффективности смешения на переменных режимах. Наиболее близким техническим решения является устройство по авт.св. N 827109, кл. В 01 F 5/00, содержащее коллектор, корпус и кольцевые распределители с отверстиями вдоль внутренней образующей, выполненными в нескольких поясов. Существенный недостаток устройства состоит в значительном снижении интенсивных характеристик процесса на переменных режимах. A device for mixing two media is known, consisting of a collector and a housing, on the lateral surface of which there are openings whose axes coincide with the direction of the radius of the cross-sectional vector of the housing (Japanese Patent N 51-46306, class B 01 F 5/00). The main disadvantage of the device is the lack of mixing efficiency in variable modes. The closest technical solution is a device for autosw. N 827109, class In 01 F 5/00, comprising a collector, a housing and annular distributors with holes along the inner generatrix, made in several zones. A significant drawback of the device is a significant reduction in the intensive characteristics of the process in variable modes.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса на переменных режимах. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the process in variable modes.

Цель достигается тем, что камера смешения, содержащая корпус, коллектор и кольцевые распределители с отверстиями вдоль внутренней образующей, выполненными в несколько поясов, снабжена насадками, установленными в отверстиях распределителей, ориентировочные по касательной к условной окружности проекции осей насадков, расположенных в различных поясах, на плоскость поперечного сечения потока представляют собой стороны описанного многоугольника, насадки каждого пояса расположены в одной плоскости и попарно направлены навстречу друг другу, а два ближайших насадка в разных поясах - разнонаправлены. The goal is achieved in that the mixing chamber, comprising a housing, a manifold and annular distributors with holes along the inner generatrix, made in several zones, is equipped with nozzles installed in the holes of the distributors, approximately tangent to the conditional circumference of the projection of the axes of the nozzles located in different zones on the plane of the cross section of the flow are the sides of the described polygon, the nozzles of each belt are located in the same plane and are directed in pairs towards each other gu, and the two closest nozzles in different belts are multidirectional.

Известно, что при поперечной подаче струй определяющим является конвективный массоперенос, задаваемый положением траектории оси струи в конце активного участка, т. е. глубиной проникновения по нормали к линиям тока. Обеспечение стабильности характеристик смесеобразования при изменении режима работы возможно в схеме, для которой изменение глубины проникновения в плоскости траектории не приводит к изменению глубины проникновения по нормали к линиям тока. Это условно удается реализовать за счет соударения струй, оси которых касаются своей условной окружности. Для кольцевых распределителей это можно реализовать, если проекции осей насадков, расположенных в различных поясах, на плоскость поперечного сечения потока представляют собой стороны описанного многоугольника, а оси насадков каждого пояса расположены в одной плоскости, для двух ближайших насадков в одном поясе лежат на одной прямой и для двух ближайших насадков в разных поясах разнонаправлены. It is known that in the case of transverse supply of jets, convective mass transfer, which is determined by the position of the trajectory of the axis of the jet at the end of the active section, i.e., the depth of penetration along the normal to the streamlines, is decisive. Ensuring the stability of the characteristics of mixing when changing the operating mode is possible in a scheme for which a change in the penetration depth in the plane of the trajectory does not lead to a change in the penetration depth along the normal to the current lines. This conditionally can be realized due to the collision of the jets, the axes of which touch their conditional circle. For ring distributors, this can be realized if the projections of the nozzle axes located in different zones on the plane of the cross section of the flow are the sides of the described polygon, and the axis of the nozzles of each belt are located in the same plane, for the two closest nozzles in one belt lie on one straight line and for the two closest nozzles in different belts are multidirectional.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел I на фиг.2; на фиг.4 - узел II на фиг.2; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.4. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - node I in figure 2; figure 4 - node II in figure 2; figure 5 is a section bB in figure 3; figure 6 - section bb in figure 4.

Устройство для смешения турбулентных потоков жидкостей или газов состоит из корпуса 1 с подводящим трубопроводом, коллектора 3 с распределителями 2, снабженными насадками 4. Насадки установлены в несколько поясов, оси насадков каждого из распределителей касаются своей условной окружности, причем проекции осей насадков, расположенных в различных поясах, на плоскость поперечного сечения потока представляют собой стороны описанного многоугольника. Оси насадков каждого пояса расположены в одной плоскости и для двух ближайших насадков лежат на одной прямой, а для двух ближайших насадков в разных поясах pазнонаправлены. A device for mixing turbulent flows of liquids or gases consists of a housing 1 with a supply pipe, a manifold 3 with distributors 2 provided with nozzles 4. The nozzles are installed in several zones, the axis of the nozzles of each of the distributors touch their conditional circle, and the projections of the axes of the nozzles located in different belts on the plane of the cross section of the flow are sides of the described polygon. The axes of the nozzles of each belt are located in the same plane and for the two closest nozzles lie on one straight line, and for the two nearest nozzles in different belts are differently directed.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Жидкость движется в корпусе 1, а поперечный компонент из коллектора 3 поступает в распределители 2, оттуда через насадки 4 в поток жидкости, где обеспечивается эффективное смешение. Изменение режима работы устройства приводит к изменению глубины проникновения струй в плоскости траектории. Так как при соударении струй глубина проникновения по нормали к линиям потока и следовательно качества смешения не меняются, это позволяет получить θ = const на переменных режимах. The fluid moves in the housing 1, and the transverse component from the manifold 3 enters the distributors 2, and from there through the nozzles 4 into the fluid flow, where efficient mixing is ensured. Changing the operating mode of the device leads to a change in the depth of penetration of the jets in the plane of the trajectory. Since when the jets collide, the penetration depth along the normal to the flow lines and therefore the mixing quality does not change, this allows us to obtain θ = const in variable modes.

Известно, что
θ=

;

=

;

=

, где θ - параметр качества смешения; h - глубина проникновения струй по нормали к линиям потока; А - характерный геометрический параметр потока; индексы: 2 - ограничения по передней границе струй, 3 - ограничения по конвективному массопереносу.It is known that
θ =

;

=

;

=

where θ is the mixing quality parameter; h is the depth of penetration of the jets along the normal to the flow lines; A is the characteristic geometric parameter of the flow; indices: 2 - restrictions on the front boundary of the jets, 3 - restrictions on convective mass transfer.

Исследования, проведенные в лаборатории "Гидрогазодинамика и горение" в широком диапазоне изменения геометрических и режимных параметров для рассматриваемой схемы подачи струй:

= 0-0,80;

= 1,0-2,65;

= 0,01-0,1;

= 0,098-9,784;

= 0-0,80, показали, что предлагаемое решение позволяет получить стабильное значение качества смешения на переменных режимах.Studies conducted in the laboratory "Gas and Gas Dynamics and Combustion" in a wide range of changes in geometric and operational parameters for the considered scheme of jet supply:

= 0-0.80;

= 1.0-2.65;

= 0.01-0.1;

= 0.098-9.784;

= 0-0.80, showed that the proposed solution allows to obtain a stable value of the quality of mixing in variable modes.

Здесь

=

;

=

;

=

;

=

;

=

где G - массовый расход; ρ - плотность; d - диаметр; А - характерный размер потока. Индексы: 1 - струи, 2 - сносящий поток, см - смесь, н - насадок, у - условная окружность.Here

=

;

=

;

=

;

=

;

=

where G is the mass flow rate; ρ is the density; d is the diameter; A is the characteristic flow size. Indices: 1 - jets, 2 - drift flow, cm - mixture, n - nozzles, y - conditional circle.

Claims

MIXING CAMERA, containing a rectangular housing and cylindrical valves, the longitudinal axis of which is perpendicular to the longitudinal axis of the housing, holes are made in the lateral surface of the distributors along the generatrix, characterized in that, in order to increase the efficiency of the process, it is equipped with nozzles installed in the holes of the distributors, with the diameter of the nozzles and the angles of attack vary along the length of the distributor when the conditions d / sin β = const are satisfied in each section passing through the nozzles, where d is the diameter nozzle, β is the angle of attack.