RU2335337C2 - Rotary-oscillatory device - Google Patents
Rotary-oscillatory device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2335337C2 RU2335337C2 RU2006135402/15A RU2006135402A RU2335337C2 RU 2335337 C2 RU2335337 C2 RU 2335337C2 RU 2006135402/15 A RU2006135402/15 A RU 2006135402/15A RU 2006135402 A RU2006135402 A RU 2006135402A RU 2335337 C2 RU2335337 C2 RU 2335337C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotary
- rotor
- fuel
- stator
- concentric circles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гомогенизирующей, диспергирующей технике и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, топливо-энергетической промышленности, в частности для приготовления к сжиганию в котлоагрегатах или хранению различных топливных смесей (получения эмульсий топливных смесей, в том числе мазута, содержащего воду).The invention relates to a homogenizing, dispersing technique and can be used in the chemical, oil refining, fuel and energy industries, in particular for preparing for burning in boiler units or storing various fuel mixtures (for obtaining emulsions of fuel mixtures, including fuel oil containing water).
Для получения качественного продукта из неоднородных нефтяных продуктов, содержащих воду, необходимо подвергнуть обработке нефтепродукт и эмульгировать содержащуюся в нем воду. На всех известных аппаратах при обработке и эмульгировании нефтепродуктов, содержащих 15% воды (средняя обводненность промышленных мазутов в приемных емкостях), получается эмульсия с вязкостью на 15% выше вязкости исходного жидкого топлива. Вязкость является одним из основных параметров топлива, т.к. повышение вязкости ухудшает распыление и горение топлива, повышает его расход и увеличивает выбросы вредных веществ в атмосферу.To obtain a high-quality product from heterogeneous oil products containing water, it is necessary to treat the oil product and emulsify the water contained in it. On all known devices, when processing and emulsifying oil products containing 15% water (average water cut of industrial fuel oils in receiving tanks), an emulsion with a viscosity of 15% higher than the viscosity of the original liquid fuel is obtained. Viscosity is one of the main parameters of fuel, because an increase in viscosity affects the atomization and combustion of the fuel, increases its consumption and increases emissions of harmful substances into the atmosphere.
Кроме того, это делает необходимым дополнительный подогрев топлива перед сжиганием, что усложняет процесс управления энергетическими установками и повышает расход энергии.In addition, this makes it necessary to additionally heat the fuel before burning, which complicates the process of controlling power plants and increases energy consumption.
Известны роторно-пульсационные аппараты, содержащие расположенные на одной оси ротор и статор с выполненными в роторе и статоре сквозными каналами, расположенными по окружности в два и более рядов, в которых виброкавитационное диспергирование жидкости производится гидроударами, создаваемыми периодическим затормаживанием части потока, а другую часть потока, ускоренную гидроударами, периодически перекрывают, создавая в движущейся по инерции части потока разрежение и образование кавитационных пузырей (заявка №2002131201/15 патент РФ №2150318.Known rotor-pulsation apparatuses containing a rotor and a stator located on the same axis with through channels made in the rotor and stator, arranged in a circle in two or more rows, in which vibrocavitation dispersion of the liquid is carried out by hydroshocks created by periodically inhibiting part of the flow and the other part of the flow accelerated by water hammer, periodically shut off, creating a rarefaction and the formation of cavitation bubbles in the inertial part of the flow (application No. 2002131201/15 RF patent No. 2150318.
Недостатком данных технических решений является низкое качество гомогенизации асфальтосмолистых веществ, содержащихся в топливе, в результате чего наблюдается увеличение вязкости водотопливной эмульсии по сравнению с исходным топливом.The disadvantage of these technical solutions is the low quality of homogenization of asphalt-resinous substances contained in the fuel, as a result of which there is an increase in the viscosity of the water-fuel emulsion compared to the original fuel.
Известен способ получения жидкого топлива и устройство для его изготовления по патенту РФ №2120471, в котором для получения устойчивой эмульсии используется многократная обработка на нескольких кавитационных смесителях, в корпусе которых установлен кавитатор в виде нескольких конических насадок, установленных на оси.A known method of producing liquid fuel and a device for its manufacture according to the patent of the Russian Federation No. 2120471, in which to obtain a stable emulsion, multiple processing is used on several cavitation mixers, in the housing of which a cavitator is installed in the form of several conical nozzles mounted on an axis.
Между каждой стадией обработки дают выдержку в течение 12-720 часов. В результате получается стабильная эмульсия с размером частиц воды менее 1 микрона.Between each stage of processing give exposure for 12-720 hours. The result is a stable emulsion with a particle size of water less than 1 micron.
Недостатком этого устройства, наряду с низким качеством гомогенизации асфальтосмолистых веществ и повышением вязкости, является низкий размер частиц воды в эмульсии, в результате чего при горении снижается эффективность диспергирования топлива. При размерах частиц 1 мкм и менее давление водяного пара в капле топлива недостаточно для разрыва капли и ее диспергирования, поэтому происходит образование внутренних полостей в капле топлива, заполненных паром. В результате этого горение капли водотопливной эмульсии происходит аналогично горению капли топлива, не содержащего воду. Кроме того, из-за большой выдержки между стадиями процесс гомогенизации очень длителен.The disadvantage of this device, along with the low quality of homogenization of asphalt-resinous substances and an increase in viscosity, is the low particle size of the water in the emulsion, as a result of which the dispersion efficiency of the fuel is reduced during combustion. With particle sizes of 1 μm or less, the pressure of water vapor in the fuel droplet is not enough to break the droplet and disperse it; therefore, internal cavities in the fuel droplet filled with steam are formed. As a result, the combustion of a drop of water-fuel emulsion occurs similarly to the combustion of a drop of fuel that does not contain water. In addition, due to the long exposure between stages, the homogenization process is very long.
К положительному результату можно отнести снижение содержания окислов азота, но азота в самом топливе очень мало. Образование окислов азота в основном происходит за счет окисления азота, содержащегося в воздухе. При этом, чем ниже температура в факеле (чем выше содержание воды в топливе), тем ниже содержание окислов азота в продуктах сгорания.A positive result is a decrease in the content of nitrogen oxides, but there is very little nitrogen in the fuel itself. The formation of nitrogen oxides mainly occurs due to the oxidation of nitrogen contained in the air. Moreover, the lower the temperature in the flare (the higher the water content in the fuel), the lower the content of nitrogen oxides in the combustion products.
Известен роторный аппарат по патенту РФ №2165787, в корпусе которого содержится ротор и статор с каналами в боковых стенках и на внешней цилиндрической стороне ротора между каналами параллельно им выполнены канавки. При периодическом совпадении каналов ротора с каналами статора, в каналах статора происходит изменение скорости и давления потока вследствие изменения проходного сечения. При этом периодически происходит падение давления в канале статора, что инициирует кавитацию. Изобретение направлено на то, чтобы увеличить участок падения давления. Это достигается при совмещении канала статора с канавкой ротора, в которой давление жидкости меньше, чем давление в зазоре между статором и ротором за счет растягивающих усилий, создаваемых центробежной силой.Known rotary apparatus according to the patent of the Russian Federation No. 2165787, in the housing of which contains a rotor and a stator with channels in the side walls and on the outer cylindrical side of the rotor between the channels, grooves are made parallel to them. With periodic coincidence of the rotor channels with the stator channels, a change in the speed and pressure of the flow occurs in the stator channels due to a change in the bore. In this case, a pressure drop periodically occurs in the stator channel, which initiates cavitation. The invention aims to increase the pressure drop portion. This is achieved by combining the stator channel with the rotor groove, in which the fluid pressure is less than the pressure in the gap between the stator and the rotor due to tensile forces created by centrifugal force.
Недостаток данного аппарата заключается в том, что повышение воздействия на жидкую среду увеличивает степень диспергирования капель воды при эмульгировании, однако при этом недостаточно обрабатываются (измельчаются и гомогенизируются) тяжелые углеводородные фракции топлива.The disadvantage of this apparatus is that an increase in the effect on the liquid medium increases the degree of dispersion of water droplets during emulsification, however, it does not process (heavy crush and homogenize) heavy hydrocarbon fractions of the fuel.
Известен роторно-пульсационный аппарат (патент РФ №2271245), который относится к аппаратам, осуществляющим процесс гомогенизации жидкостей, в частности мазута, содержащего нитевидные битуминизированные примеси. Аппарат содержит коаксиально установленные ротор и статор, снабженные прорезями, клиновидные лопасти, закрепленные на поверхности диска, имеющего конусную форму. На минимальном расстоянии от верхних у краев лопастей, размещен диск, имеющий щелевые прорези. Процесс гомогенизации интенсифицируется за счет интенсивного перетирания (дробления) битуминизированных примесей клиновидными лопастями, установленными на минимальном расстоянии от диска с щелевидными прорезями.Known rotary pulsation apparatus (RF patent No. 2271245), which relates to apparatuses that carry out the process of homogenization of liquids, in particular fuel oil containing filamentous bituminous impurities. The apparatus contains a coaxially mounted rotor and stator, provided with slots, wedge-shaped blades mounted on the surface of a disk having a conical shape. At a minimum distance from the upper at the edges of the blades, a disk is placed having slotted slots. The homogenization process is intensified due to intensive grinding (crushing) of bituminized impurities by wedge-shaped blades installed at a minimum distance from the disk with slit-like slots.
Недостаток аппарата состоит в том, что механическое перетирание (дробление) нитевидных битуминизированных примесей лопастями и гомогенизация за счет трения не позволяет получить необходимую дисперсность асфальтосмолистых веществ и получить стабильную водотопливную эмульсию с вязкостью, равной вязкости исходного топлива (мазута).The disadvantage of the apparatus is that mechanical grinding (crushing) of filiform bituminized impurities with blades and homogenization due to friction does not allow to obtain the necessary dispersion of asphalt-resinous substances and to obtain a stable water-fuel emulsion with a viscosity equal to the viscosity of the initial fuel (fuel oil).
Кроме того, размер частиц воды не оптимален и составляет 50-100 мкм, а при хранении через шесть часов эмульсия распадается и выделяется водная фракция.In addition, the particle size of water is not optimal and is 50-100 microns, and after storage after six hours, the emulsion disintegrates and the aqueous fraction is released.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому техническому решению является изобретение, описанное в патенте РФ №2124935.The closest technical solution to the claimed technical solution is the invention described in the patent of the Russian Federation No. 2144935.
Роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус, имеющий впускной и выпускной патрубки, внутри корпуса установлены роторный и статорный диски с зубчатыми элементами, размещенными по чередующимся концентрическим окружностям и выполненными со смещением по концентрическим окружностям на одном или нескольких дисков, причем зубчатые элементы одной или нескольких концентрических окружностей роторного или статорного дисков смещены на величину, обеспечивающую перекрытие сквозных сечений между зубчатыми элементами соседних пар концентрических окружностей роторного и статорного дисков при открытом положении сквозных сечений любой другой соседней пары этих же дисков.A rotary-pulsating apparatus comprising a housing having an inlet and outlet nozzles, rotor and stator disks with gear elements arranged along alternating concentric circles and displaced along concentric circles on one or more discs are installed inside the housing, the gear elements of one or more concentric the circumferences of the rotor or stator disks are offset by an amount that ensures the overlap of the through sections between the gear elements of adjacent pairs of concentra iCal circumferences of the rotor and stator disks at the open position through any other sections of the same adjacent pair of disks.
При использовании предлагаемого аппарата для эмульгирования и гомогенизации наличие пульсаций скорости потока одновременно с его турбулизацией за счет постоянного изменения его направления позволяет повысить эффективность гомогенизации и снизить размер капель эмульсии. Повышение количества пульсаций так же способствует более быстрому и качественному диспергированию материалов, так как известно, что главной причиной разрыва капель при эмульгировании являются турбулентные пульсации скорости, но эффективность работы роторного аппарата не является оптимальной, а дисперсность капель эмульсии, в среднем составляет 15 мкм и более.When using the proposed apparatus for emulsification and homogenization, the presence of pulsations of the flow velocity simultaneously with its turbulization due to the constant change in its direction can increase the efficiency of homogenization and reduce the size of the droplets of the emulsion. An increase in the number of pulsations also contributes to a faster and better dispersion of materials, since it is known that the main cause of droplet rupture during emulsification is turbulent velocity pulsations, but the rotor apparatus's efficiency is not optimal, and the dispersion of emulsion droplets averages 15 microns or more .
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении эффективности работы роторно-пульсационного аппарата при одновременном улучшении однородности обрабатываемой среды за один цикл гомогенизации за счет интенсификации пульсаций скорости потока, позволяющих получить оптимальный размер частиц эмульсии - 5-10 мкм.The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of the rotary-pulsating apparatus while improving the homogeneity of the medium being processed in one homogenization cycle due to the intensification of pulsation of the flow rate, which allows to obtain the optimal particle size of the emulsion - 5-10 microns.
Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство - роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус, имеющий впускной и выпускной патрубки, внутри корпуса установлены ротор и статор, снабженные дисками с зубчатыми элементами, размещенными по чередующимся концентрическим окружностям, при этом зубчатые элементы одной или нескольких концентрических окружностей роторного или статорного дисков смещены на величину, обеспечивающую перекрытие сквозных сечений между зубчатыми элементами соседней пары концентрических окружностей роторного и статорного дисков при открытом положении сквозного сечения любой другой соседней пары внесены изменения, а именно:The technical result is achieved due to the fact that in the known device is a rotary pulsation apparatus containing a housing having an inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator are installed inside the housing, equipped with disks with gear elements arranged in alternating concentric circles, while gear elements of one or several concentric circles of the rotor or stator disks are offset by an amount that ensures the overlap of the through sections between the gear elements of an adjacent pair of concentric their circumferences the rotor and the stator disc in the open position the through-section of any other adjacent pair changes, namely:
- соотношение ширины зубчатого элемента к ширине промежутка между ними на соответствующей концентрической окружности составляет 0,5-3,0, предпочтительно 0,65-1,10;- the ratio of the width of the gear element to the width of the gap between them on the corresponding concentric circle is 0.5-3.0, preferably 0.65-1.10;
- величина зазора между соседними статорным и роторным дисками составляет 0,2-0,8 мм;- the gap between the adjacent stator and rotor disks is 0.2-0.8 mm;
- суммарное количество роторных и статорных дисков может быть нечетным, предпочтительно не менее пяти;- the total number of rotor and stator disks may be odd, preferably not less than five;
- роторные и статорные диски с зубчатыми элементами установлены с возможностью их замены на диски, у которых отношение ширины зубчатого элемента к величине промежутка отличаются.- rotor and stator disks with gear elements are installed with the possibility of replacing them with disks in which the ratio of the width of the gear element to the gap value is different.
Принцип действия предлагаемого аппарата основан на воздействии на коллоидную структуру топлива и воду ударных волн, образующихся при схлопывании кавитационных пузырьков. Кавитационные пузырьки образуются в результате разрывов в жидкости при движении зубчатых элементов ротора относительно зубчатых элементов статора в зазорах, между которыми находится обрабатываемая среда. Параметры ударно-волнового воздействия на обрабатываемую среду и соответственно необходимый уровень давления и длительности обработки определяются размерами зазоров между рядами ротора и статора (это определяет размеры кавитационных пузырьков, и, следовательно, определяет давление образующихся ударных волн), числом рядов ротора и статора (это определяет общее время воздействия ударных волн на обрабатываемую среду, то есть время ударно-волновой обработки), а соотношение ширины зубчатых элементов к ширине промежутка между ними (это определяет необходимое соотношение между объемом обрабатываемой среды и объемом кавитационных пузырьков, то есть обеспечивает обработку всего объема обрабатываемой среды).The principle of operation of the proposed apparatus is based on the impact on the colloidal structure of fuel and water of shock waves generated during the collapse of cavitation bubbles. Cavitation bubbles are formed as a result of discontinuities in the fluid when the gear elements of the rotor move relative to the gear elements of the stator in the gaps between which the medium is treated. The parameters of the shock-wave action on the medium being processed and, accordingly, the necessary level of pressure and the processing time are determined by the dimensions of the gaps between the rows of the rotor and the stator (this determines the size of cavitation bubbles, and, therefore, determines the pressure of the resulting shock waves), the number of rows of the rotor and stator (this determines the total time of the impact of shock waves on the medium being processed, i.e., the time of shock-wave processing), and the ratio of the width of the gear elements to the width of the gap between them (this is provides the necessary ratio between the volume of the medium being treated and the volume of cavitation bubbles, that is, it provides the processing of the entire volume of the medium being treated).
В совокупности предлагаемые признаки обеспечивают при однократном пропускании через аппарат получение стабильной водотопливной эмульсии с вязкостью, не превышающей вязкости исходного топлива и оптимальными размерами частиц с точки зрения эффективности горения и снижения выбросов вредных частиц. При этом получаемая структура эмульсии полностью исключает разрушение эмульсии с выделением воды при ее длительном (более года) хранении. При однократном пропускании обрабатываемой среды через предлагаемый аппарат происходит образование стабильной структуры, которая при многократном последующем пропускании через этот же аппарат (повторный полный цикл обработки) уже не изменяется (сохраняется вязкость, стабильность и размер частиц). Это позволяет без ограничений использовать данный аппарат в энергетических установках, имеющих циркуляцию (рецикл).In the aggregate, the proposed features provide a single pass through the apparatus to obtain a stable water-fuel emulsion with a viscosity not exceeding the viscosity of the initial fuel and optimal particle sizes in terms of combustion efficiency and reduce emissions of harmful particles. Moreover, the resulting emulsion structure completely eliminates the destruction of the emulsion with the release of water during its long-term (more than a year) storage. With a single passage of the medium to be processed through the proposed apparatus, a stable structure is formed, which, with repeated subsequent passage through the same apparatus (repeated full processing cycle), does not change anymore (viscosity, stability and particle size remain). This allows you to use this unit without restrictions in power plants that have circulation (recycling).
При уменьшении суммарного количества рядов ротора и статора (менее пяти) из-за снижения времени обработки увеличивается размер частиц воды, повышается вязкость и снижается стабильность эмульсии. При увеличении количества рядов ротора и статора (больше пяти) повышается расход энергии и снижается производительность оборудования. Уменьшение зазора между ротором и статором меньше 0,2 мм увеличивает давление в ударных волнах, образующихся при схлопывании кавитационных пузырьков, что повышает степень дисперсности асфальтосмолистых веществ. Слишком высокая дисперсность приводит к тому, что их часть осаждается на поверхности раздела, а избыток диспергированных асфальтосмолистых веществ остается в топливе, повышая его вязкость. Причем чем выше их дисперсность, тем меньшая часть асфальтосмолистых веществ адсорбируется на поверхности частиц воды и тем выше повышается вязкость среды и соответственно эмульсии. Уменьшение количества асфальтосмолистых веществ на границе раздела снижает устойчивость эмульсии. При этом для горения топлива также важно, чтобы максимальное количество тяжелых фракций находилось на поверхности частиц воды. В этом случае при попадании капли топлива в факел (камеру сгорания) частицы воды, находящиеся в ней, превращаются в пар и диспергируют топливо. Вода для асфальтосмолистых веществ является более эффективным окислителем, чем воздух, поэтому асфальтосмолистые вещества, находящиеся на поверхности воды, быстрее диспергируются и сгорают, чем такие же вещества, находящиеся внутри топлива.With a decrease in the total number of rows of the rotor and stator (less than five) due to the reduction in processing time, the size of the water particles increases, the viscosity increases, and the stability of the emulsion decreases. With an increase in the number of rows of the rotor and stator (more than five), energy consumption increases and equipment productivity decreases. Reducing the gap between the rotor and the stator less than 0.2 mm increases the pressure in the shock waves generated by the collapse of cavitation bubbles, which increases the degree of dispersion of asphalt-resinous substances. Too high dispersion leads to the fact that some of them are deposited on the interface, and an excess of dispersed asphaltic substances remains in the fuel, increasing its viscosity. Moreover, the higher their dispersion, the smaller the proportion of asphalt-resinous substances adsorbed on the surface of water particles and the higher the viscosity of the medium and, accordingly, the emulsion. A decrease in the amount of asphalt-resinous substances at the interface reduces the stability of the emulsion. At the same time, it is also important for fuel combustion that the maximum amount of heavy fractions be on the surface of water particles. In this case, when a drop of fuel enters the torch (combustion chamber), the particles of water in it turn into steam and disperse the fuel. Water for asphalt-resinous substances is a more effective oxidizing agent than air, therefore, asphalt-resinous substances located on the surface of the water disperse and burn faster than the same substances inside the fuel.
Повышение зазора между ротором и статором выше 0,8 мм снижает дисперсность асфальтосмолистых веществ до уровня, при котором не обеспечивается необходимая гомогенность углеводородного топлива и происходит увеличение размеров частиц воды, что снижает стабильность эмульсии и ухудшает горение топлива.Increasing the gap between the rotor and the stator above 0.8 mm reduces the dispersion of asphalt-resinous substances to a level at which the required homogeneity of hydrocarbon fuel is not ensured and an increase in the size of water particles occurs, which reduces the stability of the emulsion and impairs the combustion of fuel.
Соотношение ширины зубчатых элементов к величине промежутка между ними определяет соотношение между объемом обрабатываемой среды, находящейся в зазорах между ротором и статором (ширина зубчатого элемента), и общим объемом обрабатываемой среды, проходящим через промежуток между соседними зубчатыми элементами.The ratio of the width of the gear elements to the size of the gap between them determines the ratio between the volume of the processed medium located in the gaps between the rotor and the stator (the width of the gear element) and the total volume of the processed medium passing through the gap between adjacent gear elements.
На основании экспериментальных исследований с различными рабочими средами (мазутами, другими нефтепродуктами, водотопливными смесями), авторами был установлен возможный диапазон соотношения между шириной зубчатого элемента и расстоянием между ними в каждом ряду роторного и статорного диска, который находился в пределах 0,5-3,0.Based on experimental studies with various working media (fuel oil, other petroleum products, water-fuel mixtures), the authors established a possible range of the ratio between the width of the gear element and the distance between them in each row of the rotor and stator disk, which was in the range of 0.5-3, 0.
При уменьшении соотношения ширины зубчатых элементов к величине промежутка между ними менее 0,5 - уменьшается объем кавитационных пузырьков до уровня, не позволяющего обработать образующимися в них ударными волнами весь объем обрабатываемой среды, что ведет к появлению в эмульсии частиц воды с большим размером и снижает однородность диспергирования асфальтосмолистых веществ, что снижает стабильность эмульсии и повышает ее вязкость.If the ratio of the width of the gear elements to the gap between them is less than 0.5, the volume of cavitation bubbles decreases to a level that does not allow the entire volume of the medium to be processed by the shock waves generated in them, which leads to the appearance of large particles of water in the emulsion and reduces uniformity dispersion of asphalt-resinous substances, which reduces the stability of the emulsion and increases its viscosity.
При увеличении соотношения ширины зубчатых элементов к величине промежутка между ними более 3 (трех) - снижается производительность оборудования.With an increase in the ratio of the width of the gear elements to the size of the gap between them more than 3 (three) - the productivity of the equipment decreases.
Оптимальным с точки зрения производительности и качества обработки является соотношение ширины зубьев к ширине промежутка между зубьями в пределах от 0,65 до 1,1.Optimum in terms of productivity and quality of processing is the ratio of the width of the teeth to the width of the gap between the teeth in the range from 0.65 to 1.1.
На фиг.1 изображен предложенный роторно-пульсационный аппарат, общий вид в разрезе, на фиг.2 - схема возможного расположения элементов ротора и статора.Figure 1 shows the proposed rotary-pulsation apparatus, a General view in section, figure 2 is a diagram of a possible arrangement of the elements of the rotor and stator.
Роторно-пульсационный аппарат (фиг.1) состоит из ротора 1, закрепленного на валу привода (не показан) и статора 2, установленных в корпусе 3. Корпус 3 снабжен впускным 4 и выпускным 5 патрубками. На роторе и статоре расположены диски, на поверхности которых установлены по чередующимся концентрическим окружностям зубчатые элементы ротора 7, 8 и статора 9, 10, 11. Кроме того, на валу ротора 1 установлена крыльчатка 6.The rotary pulsation apparatus (Fig. 1) consists of a
Расположение зубчатых элементов дисков ротора и статора показано на фиг.2.The arrangement of the gear elements of the rotor and stator disks is shown in FIG.
Здесь же приведены обозначения размеров зубчатых элементов - а, в, с, гдеHere are the designations of the sizes of gear elements - a, b, c, where
а - величина зазора между рядами ротора и статора;and - the gap between the rows of the rotor and stator;
b - ширина зубчатого элемента ротора или статора;b is the width of the gear element of the rotor or stator;
с - величина промежутка между зубчатыми элементами ротора и статора.C is the gap between the gear elements of the rotor and stator.
Зубчатые элементы 10 концентрической окружности статорного диска смещены относительно зубчатых элементов 9 и 11 статорного диска таким образом, что обеспечивают перекрытие сквозных сечений между зубчатыми элементами соседней пары концентрических окружностей роторного и статорного дисков при открытом положении сквозного сечения любой другой соседней пары, при этом отношение с/в на каждой из концентрических окружностях с зубчатыми элементами 9 и 10 и в окружности с зубчатыми элементами 11 равно находится в пределах заявляемого диапазона соотношений.The
Это же требование соблюдается к зубчатым элементам 7 и 8 роторного диска.The same requirement is observed for the gear elements 7 and 8 of the rotor disk.
Расстояние между соседними зубчатыми элементами (с) одной концентрической окружности меньше ширины зубчатого элемента (в) следующей концентрической окружности в направлении к периферии.The distance between adjacent gear elements (c) of one concentric circle is less than the width of the gear element (c) of the next concentric circle towards the periphery.
Зазор между рядами зубчатых элементов ротора и статора (а) выбирается в пределах 0,2-0,8 мм.The gap between the rows of gear elements of the rotor and stator (a) is selected within 0.2-0.8 mm.
Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.
Топливо и вода в необходимой пропорции (обычно содержание воды в смеси - до 15%) одновременно подаются в корпус 3 через впускной патрубок 4 на вращающийся роторный диск 1. Под действием центробежной силы, возникающей вследствие вращения роторного диска 1 и крыльчатки 6, обрабатываемая масса устремляется к его периферии через сквозные сечения между зубчатыми элементами, расположенными по концентрическим окружностям дисков 1 и 2. При этом зубчатые элементы за счет перекрытия зазоров между зубчатыми элементами предыдущего ряда создают повороты потока, что способствует сепарации тяжелых фракций в область зазоров между ротором и статором. При движении ротора относительно статора в зазорах между ними возникают пульсации давления, что вызывает образование кавитационных пузырьков, при схлопывании которых образуются ударные волны, под действием которых происходит дробление асфальтосмолистых веществ и диспергирование воды до нужного размера частиц, при этом за счет поворота потоков время обработки компонентов топлива увеличивается. Достигнув периферии дисков, смесь компонентов удаляется из аппарата через выпускной патрубок 5.Fuel and water in the required proportion (usually the water content in the mixture is up to 15%) are simultaneously fed into the housing 3 through the inlet pipe 4 to the
На предлагаемом аппарате при обработке и эмульгировании нефтепродуктов, содержащих 15% воды, получается эмульсия с вязкостью, равной вязкости исходного топлива. Это объясняется тем, что при однократном прохождении через аппарат происходит гомогенизация асфальтосмолистых веществ, содержащихся в топливе и одновременно диспергирование воды до размеров 5-10 микрон.On the proposed apparatus, when processing and emulsifying oil products containing 15% water, an emulsion is obtained with a viscosity equal to the viscosity of the original fuel. This is explained by the fact that with a single passage through the apparatus, homogenization of asphalt-resinous substances contained in the fuel and at the same time dispersion of water to sizes of 5-10 microns occurs.
При размере частиц воды менее 5 мкм ухудшается горение жидкого топлива в котлоагрегате, а при размере частиц более 10 мкм уменьшается стабильность эмульсии и ухудшается горение.When the particle size of the water is less than 5 microns, the combustion of liquid fuel in the boiler unit deteriorates, and when the particle size is more than 10 microns, the stability of the emulsion decreases and combustion deteriorates.
Асфальтосмолистые вещества адсорбируясь на поверхности раздела воды и топлива стабилизируют эмульсию и при этом вязкость самого топлива снижается на 15%. Наличие 15% воды в свою очередь повышает вязкость всей системы также на 15%. В результате снижение вязкости за счет гомогенизации компенсирует повышение вязкости за счет наличия частиц воды в эмульсии.Asphalt-resinous substances adsorbing on the interface between water and fuel stabilize the emulsion and the viscosity of the fuel itself decreases by 15%. The presence of 15% water, in turn, increases the viscosity of the entire system also by 15%. As a result, a decrease in viscosity due to homogenization compensates for the increase in viscosity due to the presence of water particles in the emulsion.
Были проведены испытания промышленных образцов в котельных (производительность оборудования в зависимости от потребляемого в котельной мазута от 4 до 20 т в час). Результаты испытания одного из аппаратов показаны ниже на фиг.3-6.Tests of industrial designs in boiler rooms were carried out (equipment productivity depending on the fuel oil consumed in the boiler room from 4 to 20 tons per hour). The test results of one of the devices shown below in Fig.3-6.
Соотношения ширины зубчатого элемента к ширине промежутка между ними у промышленного образца составляли: для первого ряда зубчатых элементов - 0,92 (статор); для второго ряда - 1,08 (ротор); для третьего ряда - 0,90 (статор); для четвертого ряда - 0,92 (ротор) и для пятого ряда - 0,67 (статор). Разница в соотношениях обусловлена различной величиной диаметров у каждого ряда и тем, что каждое соотношение выбиралось из условия соблюдения смещения зубчатых элементов на величину, обеспечивающую перекрытие сквозных сечений между зубчатыми элементами соседней пары концентрических окружностей роторного и статорного дисков при открытом положении сквозного сечения любой другой соседней пары.The ratios of the width of the gear element to the width of the gap between them in the industrial design were: for the first row of gear elements - 0.92 (stator); for the second row - 1.08 (rotor); for the third row - 0.90 (stator); for the fourth row - 0.92 (rotor) and for the fifth row - 0.67 (stator). The difference in the ratios is due to the different diameters of each row and the fact that each ratio was selected from the condition that the gear elements are displaced by an amount that ensures that the through sections between the gear elements of the adjacent pair of concentric circles of the rotor and stator disks are open when the through section of any other adjacent pair is open .
На фиг.3 представлена зависимость эффективной вязкости исходного мазута (без обработки) от скорости сдвига при температуре 80°С. На фиг.4 представлена зависимость вязкости эмульсии того же мазута от скорости сдвига, приготовленной в котельной за один цикл обработки (температура 80°С). На фиг.5 и 6 представлены зависимости эффективной вязкости от температуры соответственно исходного мазута и эмульсии. Из анализа экспериментальных данных, представленных на фиг.4-6, можно сделать вывод о том, что вязкость исходного мазута и получаемой за одну обработку эмульсии совпадают во всех диапазонах изменения температуры и скорости сдвига (скорости движения в трубопроводах).Figure 3 presents the dependence of the effective viscosity of the original fuel oil (without treatment) on shear rate at a temperature of 80 ° C. Figure 4 presents the dependence of the viscosity of the emulsion of the same fuel oil on the shear rate prepared in the boiler room for one treatment cycle (temperature 80 ° C). Figures 5 and 6 show the dependences of the effective viscosity on temperature, respectively, of the initial fuel oil and emulsion. From the analysis of the experimental data presented in Figs. 4-6, it can be concluded that the viscosity of the initial fuel oil and the emulsion obtained in one treatment coincide in all ranges of temperature and shear rates (speed in pipelines).
1. Установка для эмульгирования мазута позволяет за одну обработку получать монодисперсную эмульсию с оптимальным размером частиц воды (от 5 до 10 мкм).1. Installation for emulsification of fuel oil allows for a single treatment to obtain a monodisperse emulsion with an optimal particle size of water (from 5 to 10 microns).
2. Вязкость исходного мазута практически не отличается от вязкости, получаемой за один проход эмульсии.2. The viscosity of the original fuel oil is practically no different from the viscosity obtained in one pass of the emulsion.
Внедрение аппарата будет осуществлено при переработке отходов производства нефтепродуктов и смолисто-нефтяных отходов, получаемых при мойке железнодорожных цистерн для перевозки нефтепродуктов, в жидкое топливо.The introduction of the apparatus will be carried out in the processing of waste products for the production of oil products and tar-oil waste obtained by washing railway tanks for the transportation of oil products into liquid fuel.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006135402/15A RU2335337C2 (en) | 2006-10-06 | 2006-10-06 | Rotary-oscillatory device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006135402/15A RU2335337C2 (en) | 2006-10-06 | 2006-10-06 | Rotary-oscillatory device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006135402A RU2006135402A (en) | 2008-04-20 |
| RU2335337C2 true RU2335337C2 (en) | 2008-10-10 |
Family
ID=39453491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006135402/15A RU2335337C2 (en) | 2006-10-06 | 2006-10-06 | Rotary-oscillatory device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2335337C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503491C1 (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия" | Mixer of mineral fuel and vegetable oil with active drive |
| RU2695193C1 (en) * | 2018-10-03 | 2019-07-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Rotary pulse apparatus and method of its operation |
-
2006
- 2006-10-06 RU RU2006135402/15A patent/RU2335337C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503491C1 (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия" | Mixer of mineral fuel and vegetable oil with active drive |
| RU2695193C1 (en) * | 2018-10-03 | 2019-07-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Rotary pulse apparatus and method of its operation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006135402A (en) | 2008-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4441823A (en) | Static line mixer | |
| US8381701B2 (en) | Bio-diesel fuel engine system and bio-diesel fuel engine operating method | |
| MX2007003690A (en) | Multi fluid injection mixer. | |
| KR100896999B1 (en) | Heavy fuel oil inline blending machine utilizing automatic ratio controller with motor driven back wash filtering homogenizer | |
| AU2020361984A1 (en) | Nanobubble generation system using friction | |
| RU2335337C2 (en) | Rotary-oscillatory device | |
| US4401606A (en) | Apparatus and method for reforming high-molecular weight oils | |
| US4755325A (en) | Process for emulsifying oil and water mixture | |
| RU2299091C1 (en) | Rotary-pulsating apparatus for predominantly production of the "liquid-liquid" systems" | |
| RU2223815C1 (en) | Method of preparation of emulsion and system and device for realization of this method | |
| WO2015053649A1 (en) | Cavitation reactor (variants) | |
| EP3817846B1 (en) | Cavitation process for water-in-fuel emulsions | |
| RU2726488C2 (en) | Hydro-stabilized fuel, method of production thereof and heat-exchanger reactor | |
| RU2340656C2 (en) | Method of obtaining nano-dispersed hydro-fuel emulsion and device to that end | |
| RU2265478C1 (en) | Universal hydrodynamic homonogenizing disperser | |
| RU54816U1 (en) | DEVICE FOR PREPARING A WATER-MASSOUS EMULSION | |
| RU2429066C1 (en) | Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium | |
| US20100230367A1 (en) | Liquid medium treatment method | |
| KR20070096677A (en) | Fluid treating apparatus | |
| JP2015020146A (en) | Material treatment device | |
| RU2041395C1 (en) | Pump-dispergator | |
| RU2139467C1 (en) | Method of regeneration of bottom deposits of mazout storages and device for realization of this method | |
| RU2775588C1 (en) | Modular static mixer-activator | |
| JPS5829128B2 (en) | emulsifier | |
| RU2299766C1 (en) | Method for processing materials in liquid flow and apparatus for performing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161007 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20181010 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201007 |