RU2585029C2 - Mixer - Google Patents

Mixer Download PDF

Info

Publication number
RU2585029C2
RU2585029C2 RU2014137539/05A RU2014137539A RU2585029C2 RU 2585029 C2 RU2585029 C2 RU 2585029C2 RU 2014137539/05 A RU2014137539/05 A RU 2014137539/05A RU 2014137539 A RU2014137539 A RU 2014137539A RU 2585029 C2 RU2585029 C2 RU 2585029C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixing
mixing chamber
flow
diameter
fluid flows
Prior art date
Application number
RU2014137539/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014137539A (en
Inventor
Михаил Семенович Немировский
Виктор Павлович Свиридов
Константин Валерьевич Кузнецов
Татьяна Валерьевна Маркова
Original Assignee
Акционерное общество "Гипрогазоочистка"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Гипрогазоочистка" filed Critical Акционерное общество "Гипрогазоочистка"
Priority to RU2014137539/05A priority Critical patent/RU2585029C2/en
Publication of RU2014137539A publication Critical patent/RU2014137539A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2585029C2 publication Critical patent/RU2585029C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to mixing devices and can be used for mixing fluid flows, in particular, gases or liquids, in different industries and in oil refining and petrochemical, gas and power industry. Mixer for fluid flows comprises a mixing chamber, connected to it at least two coaxially arranged cylindrical pipe, through which fluid flows are supplied for mixing, vortex installed at least in one of pipes, and mix discharge union, mixing chamber diameter more than 1.7 times larger than outer diameter of pipes, and ratio between length of mixing chamber and its diameter is larger than or equal to 1.5. At that, vortex is arranged to swirled flow supply to input of mixing chamber with intensity which is determined from ratio of moment of momentum of fluid medium flow to axial number of flow at inlet into mixing chamber, which is equal to or greater than 0.7.
EFFECT: high efficiency of mixing of supplied fluid flows.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к смешивающим устройствам и может быть применено для смешения потоков текучей среды, в частности газов или жидкостей, в различных отраслях промышленности и преимущественно в нефтепереработке и нефтехимии, газовой и энергетической промышленности.The invention relates to mixing devices and can be used to mix fluid flows, in particular gases or liquids, in various industries and mainly in oil refining and petrochemicals, gas and energy industries.

Известен статический смеситель (патент РФ №2014879, МПК B01F 5/00), содержащий корпус с патрубками ввода компонентов и вывода смеси, две группы усеченных полых перфорированных конусов, обращенных большими основаниями к патрубкам ввода компонентов. По периферии корпуса, а также на оси установлены завихрители.A known static mixer (RF patent No. 20144879, IPC B01F 5/00), comprising a housing with nozzles for introducing components and outputting the mixture, two groups of truncated hollow perforated cones facing large bases to the nozzles for introducing components. On the periphery of the housing, as well as on the axis, swirlers are installed.

Указанный смеситель не может эффективно работать в силу конструктивного решения. Весь поток текучей среды перекрыт рядом элементов, представляющих большое гидравлическое сопротивление. Кроме того, элементы смесителя представлены достаточно сложными деталями, что также снижает эффективность применения устройства в целом.The specified mixer cannot work effectively due to the design solution. The entire fluid flow is blocked by a number of elements representing high hydraulic resistance. In addition, the elements of the mixer are represented by rather complex details, which also reduces the efficiency of the device as a whole.

Известен прямоточный вихревой смеситель (патент РФ №2414283, МПК B01F 5/00), содержащий две коаксиально расположенные цилиндрические трубы, однозаходные закручивающие устройства, установленные во внутренней трубе и межтрубном пространстве, а также штуцеры для ввода компонентов и вывода смеси. Работа устройства организована таким образом, что смешиваемые потоки (газы или жидкости) подаются по параллельным штуцерам в зону шнекового смесительного устройства, причем смесь компонентов проходит вначале через внутренний шнек, а затем, после поворота, через внешний.Known direct-flow vortex mixer (RF patent No. 2414283, IPC B01F 5/00), containing two coaxially arranged cylindrical pipes, one-way twisting devices installed in the inner tube and annulus, as well as fittings for input components and output mixture. The operation of the device is organized in such a way that the mixed flows (gases or liquids) are fed through parallel fittings to the area of the screw mixing device, and the mixture of components passes first through the internal screw and then, after turning, through the external one.

К очевидным недостаткам смешивающего устройства следует отнести его высокую металлоемкость, трудность изготовления, и, вероятно, значительное гидравлическое сопротивление.The obvious disadvantages of the mixing device include its high metal consumption, the difficulty of manufacturing, and, probably, significant hydraulic resistance.

Смешивающие устройства других типов (Абрамович Г.Н. и др. Теория турбулентных струй. М., Наука, 1984, с. 715), основанные на распределенном вводе одного потока в другой, имеют недостаток, связанный с необходимостью помещения в поток элементов конструкции, что приводит к потерям полного давления. Кроме того, это бывает затруднительным в случае высокой температуры потока. Подача одного потока в другой струями из стенки канала не позволяет обеспечить высокую равномерность распределения концентрации подаваемой текучей среды в потоке.Mixing devices of other types (Abramovich G.N. et al. Theory of turbulent jets. M., Nauka, 1984, p. 715), based on the distributed entry of one stream into another, have the disadvantage of having to place structural elements in the stream, resulting in total pressure loss. In addition, this can be difficult in the case of a high flow temperature. The supply of one stream to another by jets from the channel wall does not allow for a high uniformity in the distribution of the concentration of the supplied fluid in the stream.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является смешивающее устройство по международной заявке № WO 2011101038, МПК B01F 3/02, B01F 5/00, B01F 5/04, состоящее из двух или более соосных труб для подачи смешиваемых потоков во внутреннюю часть смесителя, закручивающего устройства и зоны смешения. В устройстве с целью регулируемого смешения периферийный поток закручивается с помощью лопатки и/или тангенциального подвода и образует вихрь, вращающийся вокруг центрального потока. Дополнительный достигаемый эффект заключается в том, что внутренняя поверхность трубы на некотором протяжении от зоны смешивания двух потоков защищена от внутреннего, более коррозионно-активного потока, внешним, инертным по отношению к материалу трубы.Closest to the proposed technical solution is a mixing device according to international application No. WO 2011101038, IPC B01F 3/02, B01F 5/00, B01F 5/04, consisting of two or more coaxial pipes for feeding the mixed flows into the inside of the mixer, a twisting device and mixing zones. In the device for the purpose of controlled mixing, the peripheral flow is twisted with the help of a blade and / or tangential inlet and forms a vortex rotating around the central flow. An additional effect achieved is that the inner surface of the pipe for some extent from the mixing zone of the two streams is protected from the internal, more corrosive stream, external, inert with respect to the pipe material.

Моделирование режимов течения для условий, приведенных в указанной заявке, показывает, что поток в зоне смешения, достаточно удаленный от внутреннего выходного патрубка, характеризуется значительной неоднородностью как по векторным полям скоростей - осевой и тангенциальной, так и по составу потока. На фиг. 1 приведено распределение концентраций двух перемешивающихся газов на расстоянии двух калибров от точки смешения струй в плоскости, перпендикулярной оси труб. Поток характеризуется значительной неоднородностью, и для выравнивания характеристик потока требуется существенное удлинение зоны смешения. Таким образом, это устройство не может рассматриваться как эффективный смеситель.Modeling the flow regimes for the conditions given in the indicated application shows that the flow in the mixing zone, sufficiently remote from the internal outlet pipe, is characterized by significant heterogeneity both in the velocity vector fields - axial and tangential, and in the composition of the flow. In FIG. Figure 1 shows the distribution of the concentrations of two mixing gases at a distance of two calibers from the point of mixing of the jets in a plane perpendicular to the axis of the pipes. The flow is characterized by significant heterogeneity, and to equalize the flow characteristics, a significant extension of the mixing zone is required. Thus, this device cannot be considered as an efficient mixer.

Технической задачей, которую решает предлагаемое смешивающее устройство, является повышение эффективности смешения подаваемых потоков текучей среды (газов или жидкостей, в том числе в виде аэрозолей, эмульсий и суспензий) за счет достижения согласованности между геометрическими размерами устройства и интенсивностью закручивания потока.The technical problem that the proposed mixing device solves is to increase the mixing efficiency of the supplied fluid flows (gases or liquids, including in the form of aerosols, emulsions and suspensions) by achieving consistency between the geometric dimensions of the device and the rate of swirling flow.

Указанная техническая задача решается тем, что в смешивающем устройстве для потоков текучей среды, которое содержит камеру смешения, соединенные с ней по меньшей мере две коаксиально размещенные цилиндрические трубы, по которым потоки текучей среды поступают на смешение, с установленным по меньшей мере в одной из них завихрителем, и штуцер для вывода смеси компонентов, диаметр камеры смешения превышает диаметр внешней трубы более чем в 1,7 раза, а отношение между длиной камеры смешения и ее диаметром больше или равно 1,5. При этом завихритель установлен с возможностью подвода закрученного потока на вход камеры смешения с интенсивностью закрутки, которая определяется из отношения момента количества движения потока текучей среды к осевому количеству движения потоков на входе в камеру смешения, равного или большего 0,7.The specified technical problem is solved in that in a mixing device for fluid flows, which contains a mixing chamber, at least two coaxially placed cylindrical pipes connected to it by which the fluid flows are mixed with at least one of them installed a swirler, and a fitting for withdrawing the mixture of components, the diameter of the mixing chamber exceeds the diameter of the outer pipe by more than 1.7 times, and the ratio between the length of the mixing chamber and its diameter is greater than or equal to 1.5. In this case, the swirler is installed with the possibility of supplying a swirling flow to the input of the mixing chamber with a swirl intensity, which is determined from the ratio of the momentum of the fluid flow to the axial amount of motion of the flows at the inlet of the mixing chamber, equal to or greater than 0.7.

Дополнительным эффектом, достигаемым в предлагаемом устройстве, является то, что в условиях, когда один из потоков текучей среды является коррозионно-активным, эффективное перемешивание потоков текучей среды в объеме камеры смешения позволяет избежать проблем с коррозией внутренних частей смешивающего устройства за счет разбавления инертным потоком. Для этого коррозионно-активный компонент подают в центральную трубу, а инертный - в кольцевое пространство между внешней и центральной трубой.An additional effect achieved in the proposed device is that under conditions when one of the fluid flows is corrosive, efficient mixing of the fluid flows in the volume of the mixing chamber avoids problems with corrosion of the internal parts of the mixing device due to dilution with an inert stream. For this, the corrosion-active component is fed into the central pipe, and the inert component is fed into the annular space between the outer and central pipes.

Сущность предлагаемого устройства состоит в том, что потоки текучей среды поступают в смешивающее устройство по трубам, которые расположены соосно с камерой смешения и штуцером для вывода смеси компонентов. Диаметр камеры смешения превышает диаметр внешней входной трубы. Входящие потоки (по меньшей мере один), кроме поступательной составляющей, имеют еще и вращательную составляющую, то есть закручены относительно оси трубы. После выхода из трубы в камеру смешения поток расширяется и замедляет осевую составляющую скорости. При этом расширение потока, согласно закону сохранения момента количества движения, вызывает снижение средней угловой скорости потока, с одной стороны, а за счет действия центробежных сил вызывает перераспределение массы вращающегося потока от центра к периферии. Сочетание этих движений (действий) приводит к закручиванию расширяющегося потока в осевом направлении и образованию обратного вихря, направленного от периферии потока к его оси. Взаимодействие этого вихря с набегающими потоками текучей среды приводит к их интенсивному перемешиванию.The essence of the proposed device lies in the fact that the fluid flows into the mixing device through pipes, which are located coaxially with the mixing chamber and the fitting for outputting the mixture of components. The diameter of the mixing chamber exceeds the diameter of the outer inlet pipe. The incoming flows (at least one), in addition to the translational component, also have a rotational component, that is, they are twisted relative to the axis of the pipe. After exiting the pipe into the mixing chamber, the flow expands and slows down the axial component of the velocity. Moreover, the expansion of the flow, according to the law of conservation of angular momentum, causes a decrease in the average angular velocity of the flow, on the one hand, and due to the action of centrifugal forces, it causes a redistribution of the mass of the rotating flow from the center to the periphery. The combination of these movements (actions) leads to the twisting of the expanding flow in the axial direction and the formation of a reverse vortex directed from the periphery of the flow to its axis. The interaction of this vortex with oncoming fluid flows leads to their intensive mixing.

Проведенное исследование работы предлагаемого смешивающего устройства с использованием средств вычислительной гидродинамики показало, что данный эффект возникает в том случае, если отношение диаметра камеры смешения к диаметру внешней входной трубы составляет от 1,7 до 3,4, а соотношение между длиной камеры смешения и ее диаметром находится в диапазоне от 1,5 до 3,0. При этом верхняя граница отношений определена из конструктивных и экономических соображений.A study of the work of the proposed mixing device using computational fluid dynamics showed that this effect occurs if the ratio of the diameter of the mixing chamber to the diameter of the outer inlet pipe is from 1.7 to 3.4, and the ratio between the length of the mixing chamber and its diameter is in the range from 1.5 to 3.0. Moreover, the upper limit of relations is determined from constructive and economic considerations.

Эффект перемешивания достигается, когда поток на входе в камеру смешения закручен с определенной интенсивностью. Для характеристики интенсивности закрутки потока был выбран интегральный параметр закрутки, характеризующийся отношением момента количества движения потока М к осевому количеству движения потоков К. Как следует из научной литературы (Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М., Наука, 1984), при истечении закрученной струи в области оси возникает возвратное течение, если Utст ≥ Ux, где Utст - тангенциальная скорость на периферии, a Ux - средняя осевая скорость.The mixing effect is achieved when the flow at the inlet to the mixing chamber is twisted with a certain intensity. To characterize the flow swirl intensity, an integral swirl parameter was selected, characterized by the ratio of the angular momentum of the flow M to the axial angular momentum of the flows K. As follows from the scientific literature (Abramovich GN Theory of turbulent jets. M., Nauka, 1984), at the expiration A swirling jet in the axis region causes a return flow if U tst ≥ U x , where U tst is the tangential velocity at the periphery, and U x is the average axial velocity.

Запишем это через интегральные параметры потока. Скорость потока по сечению примем постоянной и угловую скорость со всех частиц в выходном сечении - также постоянной, т.е. текучая среда вращается, как твердое тело.We write this through the integral parameters of the flow. We assume that the flow velocity over the cross section is constant and the angular velocity from all particles in the outlet cross section is also constant, i.e. fluid rotates like a solid.

Количество движения жидкости запишется какThe amount of fluid motion will be written as

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где r - текущий радиус;where r is the current radius;

ρ - плотность текучей среды.ρ is the density of the fluid.

Момент количества движения запишется какThe moment of momentum is written as

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где ω - угловая скорость;where ω is the angular velocity;

rст - радиус трубы, в которой закручивается поток.r article - the radius of the pipe in which the flow swirls.

Учитывая, что

Figure 00000003
,Given that
Figure 00000003
,

где Utст - тангенциальная скорость у стенки трубы.where U tst is the tangential velocity at the pipe wall.

Figure 00000004
Figure 00000004

Отсюда при равенстве

Figure 00000005
получаемHence, with equality
Figure 00000005
we get

Figure 00000006
Figure 00000006

как условие возникновения возвратного течения.as a condition for the occurrence of a return flow.

Применение интегрального параметра наиболее удобно ввиду того, что для основных типов закручивающих устройств выведены выражения, позволяющие, исходя из характерных конструктивных размеров, определить интегральный параметр закрутки потока, получаемый на входе в камеру смешения.The use of the integral parameter is most convenient in view of the fact that expressions are derived for the main types of swirling devices that allow, based on the characteristic design dimensions, to determine the integral parameter of the flow swirl obtained at the input to the mixing chamber.

В нашем случае оптимальный эффект работы смешивающего устройства был достигнут, когда отношение момента количества движения потока к осевому количеству движения потоков составляло 0,5·rст. При увеличении этого отношения эффект сохраняется, однако эффективность работы устройства падает, поскольку при увеличении отношения увеличивается доля энергии потока, которая растрачивается на его бесполезное закручивание.In our case, the optimal effect of the mixing device was achieved when the ratio of the angular momentum of the flow to the axial angular momentum of the flows was 0.5 · r st . With an increase in this ratio, the effect is preserved, however, the efficiency of the device decreases, since with an increase in the ratio, the fraction of the energy of the flow increases, which is wasted on its useless twisting.

Предлагаемое техническое решение будет лучше понятно при ознакомлении с нижеприведенным описанием устройства, схема которого показана на прилагаемой фиг. 2.The proposed technical solution will be better understood when reading the description of the device below, a diagram of which is shown in the attached FIG. 2.

Смешивающее устройство содержит камеру смешения 1 с входными трубами 2, 3 и 4 и выходным патрубком 5. Потоки текучей среды поступают в смеситель через центральный канал 6 и кольцевые каналы 7 и 8. По меньшей мере один из потоков закручен с определенной интенсивностью посредством любого закручивающего устройства. На схеме (фиг. 2) в качестве примера приведено закручивающее устройство 9, которое выполнено в виде лопаток, установленных под углом к оси трубы.The mixing device comprises a mixing chamber 1 with inlet pipes 2, 3 and 4 and an outlet pipe 5. Fluid flows into the mixer through a central channel 6 and ring channels 7 and 8. At least one of the flows is swirled with a certain intensity by any twisting device . In the diagram (Fig. 2), as an example, a twisting device 9 is shown, which is made in the form of blades mounted at an angle to the axis of the pipe.

Устройство работает следующим образом. Смешиваемые потоки текучей среды поступают в камеру смешения 1 через центральный канал 6 и через концентрические каналы 7 и 8. В канале 7 установлены средства закрутки потока 9. Входные потоки предварительно закручены одним из известных способов таким образом, чтобы отношение момента количества движения потока к осевому количеству движения потоков составляло 0,5·rст. Для закрутки может быть использован, например, тангенциально-лопаточный, аксиально-лопаточный или любой другой из известных способов закрутки (Аэродинамика закрученной среды. / Под ред. Р.В. Ахмедова. М., Энергия, 1977, 240 с.) Потоки текучей среды поступают в смеситель, диаметр камеры смешения которой D превышает диаметр внешнего входной трубы DСТ по меньшей мере в 1,7 раза. При этом поток текучей среды расширяется и заполняет сечение камеры смешения. В результате сложения поступательного и вращательного движений расширяющейся струи возникает мощный обратный вихрь, который обеспечивает интенсивное смешение газов. Следствием этого является высокая степень однородности струи уже на расстоянии, равном 2,6 DСТ от входа газа. Фиг. 3 иллюстрирует работу смесителя для смешивания двух газов, различающихся по составу. На чертеже представлено поле концентраций компонентов смешиваемых газов в сечении по оси предлагаемого устройства. Из чертежа видно, что на расстоянии менее чем 2,6 DСТ входного канала поток практически однородный.The device operates as follows. Mixed fluid streams enter the mixing chamber 1 through the central channel 6 and through concentric channels 7 and 8. In the channel 7 means for swirling the flow 9 are installed. The input streams are pre-twisted in one of the known ways so that the ratio of the angular momentum of the flow to the axial amount the movement of flows was 0.5 · r Art . For swirling, for example, tangential-blade, axial-blade, or any other of the known methods of swirling can be used (Aerodynamics of a swirling medium. / Ed. By R.V. Akhmedov. M., Energy, 1977, 240 p.) Flowing flows the medium enters the mixer, the diameter of the mixing chamber of which D exceeds the diameter of the external inlet pipe D ST at least 1.7 times. In this case, the fluid flow expands and fills the cross section of the mixing chamber. As a result of the addition of the translational and rotational movements of the expanding jet, a powerful reverse vortex arises, which provides intensive mixing of gases. The consequence of this is a high degree of uniformity of the jet already at a distance equal to 2.6 D CT from the gas inlet. FIG. 3 illustrates the operation of a mixer for mixing two gases of different composition. The drawing shows the field of concentrations of the components of the mixed gases in section along the axis of the proposed device. From the drawing it can be seen that at a distance of less than 2.6 D CT of the input channel, the flow is almost uniform.

Работа изобретения будет более понятна при рассмотрении примера выполнения технического устройства, схема которого представлена на фиг. 2. Устройство представляет собой смеситель, в котором требуется смешать потоки горячей и холодной воды. Горячая вода подается в центральный канал 4 диаметром d=0,01 м с температурой tГ=90°C и скоростью UГ=0,8 м/с. Холодная вода подается через периферийный канал 3 диаметром DСТ=0,05 м, в котором установлены закручивающие лопатки под углом 50° к оси установки (направлению потока), с температурой tХ=10°C и скоростью UX=1,1 м/с. Камера смешения 1 имеет диаметр D=0,076 м и длину L=0,13 м.The operation of the invention will be better understood when considering an example of the implementation of a technical device, a diagram of which is presented in FIG. 2. The device is a mixer in which it is required to mix the flows of hot and cold water. Hot water is supplied to the central channel 4 with a diameter of d = 0.01 m with a temperature t Г = 90 ° C and a velocity U Г = 0,8 m / s. Cold water is supplied through a peripheral channel 3 with a diameter of D CT = 0.05 m, in which twisting vanes are installed at an angle of 50 ° to the installation axis (flow direction), with a temperature t X = 10 ° C and a speed U X = 1.1 m /from. Mixing chamber 1 has a diameter D = 0.076 m and a length L = 0.13 m.

Соотношение размеров устройства: D/DСТ=1,51, L=1,71D.The ratio of the size of the device: D / D CT = 1.51, L = 1.71D.

Такое устройство обеспечивает качественное перемешивание горячей и холодной жидкостей. Покажем это при помощи оценочного расчета.Such a device provides high-quality mixing of hot and cold liquids. We show this using the estimated calculation.

Плотность воды примем ρж=1000 кг/м3. Массовые расходы через центральный канал и внешний соответственно составятThe density of water we take ρ W = 1000 kg / m 3 . Mass costs through the central channel and external respectively

mц = 0,063 кг/с и mп = 2,072 кг/с.m c = 0.063 kg / s and m p = 2.072 kg / s.

Тангенциальная скорость во внешнем канале составитThe tangential velocity in the external channel is

Ut=Uxtg50°=1,31 м/с.U t = U x tg50 ° = 1.31 m / s.

Для оценочного расчета момента количества движения закрученного потока применим упрощенную формулуFor the estimated calculation of the angular momentum of the swirling flow, we apply the simplified formula

М=Ut·mп·rcp,M = U t · m p · r cp ,

где

Figure 00000007
- средний радиус вращения закрученного потока.Where
Figure 00000007
- the average radius of rotation of the swirling flow.

Отсюда получаемFrom here we get

Figure 00000008
Figure 00000008

что больше 0,5·rст=0,0125.which is more than 0.5 · r article = 0.0125.

Таким образом, смеситель с указанными пропорциями конструкции, в который подаются жидкости с указанными в примере параметрами, обеспечивает эффективное смешение жидкостей так, что на выходе из камеры смешения 0,13 м от входа поток будет иметь постоянную температуру 12,4°C по всему сечению смесителя.Thus, a mixer with the indicated proportions of the structure, into which liquids with the parameters indicated in the example are supplied, ensures efficient mixing of liquids so that at the outlet of the mixing chamber 0.13 m from the inlet, the flow will have a constant temperature of 12.4 ° C throughout the cross section mixer.

Рассмотрим другую конструкцию смесителя для воды со следующими характеристиками: центральный канал для горячей воды температурой tГ=80°C диаметром d=0,1 м и скоростью подачи горячей воды UГ=0,8 м/с. Холодная вода подается через периферийный канал 3 диаметром DСТ=0,4 м. Скорость холодной воды UХ=1,1 м/с, температура tХ=5°C. В канале установлены закручивающие лопатки под углом 30° к оси установки (направлению потока). Соотношение размеров устройства: D/DСТ=1,51, L=1,71D, так что камера смешения 1 имеет диаметр D=0,6 м и длину L=1,03 м.Consider another design of a water mixer with the following characteristics: a central channel for hot water with a temperature of t Г = 80 ° C and a diameter of d = 0.1 m and a hot water feed rate of U Г = 0.8 m / s. Cold water is supplied through a peripheral channel 3 with a diameter of D CT = 0.4 m. The speed of cold water U X = 1.1 m / s, temperature t X = 5 ° C. Twisting vanes are installed in the channel at an angle of 30 ° to the installation axis (flow direction). The aspect ratio of the device: D / D CT = 1.51, L = 1.71D, so that the mixing chamber 1 has a diameter D = 0.6 m and a length L = 1.03 m.

Расчет показывает, что для данного устройства отношение

Figure 00000009
, в то время как 0,5·rст=0,1. Это означает, что смеситель не обеспечивает удовлетворительного смешения потоков воды и на выходе из него эпюра температуры по сечению потока будет крайне неоднородной.The calculation shows that for this device, the ratio
Figure 00000009
, while 0.5 · r article = 0.1. This means that the mixer does not provide satisfactory mixing of the water flows and at the outlet from it the temperature plot along the flow cross section will be extremely heterogeneous.

При изменении угла установки закручивающих лопаток с 30 на 45° отношение

Figure 00000010
, т.е. смеситель работает эффективно так, что температура воды в каждой точке выходного сечения смесителя постоянна и равна 8,5°C.When changing the angle of installation of the twisting blades from 30 to 45 °, the ratio
Figure 00000010
, i.e. The mixer works effectively so that the water temperature at each point of the outlet section of the mixer is constant and equal to 8.5 ° C.

Таким образом, за счет согласованности между геометрическими размерами устройства и интенсивностью закрученного потока достигается эффективное смешение текучих сред. Дополнительным эффектом является снижение металлоемкости смесителя и простота его изготовления.Thus, due to the consistency between the geometric dimensions of the device and the intensity of the swirling flow, effective mixing of fluids is achieved. An additional effect is the reduction in the metal consumption of the mixer and the simplicity of its manufacture.

Claims (1)

Смешивающее устройство для потоков текучей среды, содержащее камеру смешения, соединенные с ней по меньшей мере две коаксиально размещенные цилиндрические трубы, по которым потоки текучей среды поступают на смешение, завихритель, установленный по меньшей мере в одной из труб, и штуцер для вывода смеси, отличающееся тем, что диаметр камеры смешения более чем в 1,7 раза превышает диаметр внешней из труб, а соотношение между длиной камеры смешения и ее диаметром больше или равно 1,5, при этом завихритель установлен с возможностью подвода закрученного потока на вход камеры смешения с интенсивностью, определяемой из отношения момента количества движения потока текучей среды к осевому количеству движения потоков на входе в камеру смешения, которое равно или больше 0,7. A mixing device for fluid flows, comprising a mixing chamber, at least two coaxially placed cylindrical pipes connected to it, through which the fluid flows into the mixture, a swirler installed in at least one of the pipes, and a fitting for discharging the mixture, characterized the fact that the diameter of the mixing chamber is more than 1.7 times the diameter of the outer pipe, and the ratio between the length of the mixing chamber and its diameter is greater than or equal to 1.5, while the swirl is installed with the possibility of supplying twist flow to the input of the mixing chamber with an intensity determined from the ratio of the angular momentum of the fluid flow to the axial amount of motion of the flows at the inlet to the mixing chamber, which is equal to or greater than 0.7.
RU2014137539/05A 2014-09-17 2014-09-17 Mixer RU2585029C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014137539/05A RU2585029C2 (en) 2014-09-17 2014-09-17 Mixer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014137539/05A RU2585029C2 (en) 2014-09-17 2014-09-17 Mixer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014137539A RU2014137539A (en) 2016-04-10
RU2585029C2 true RU2585029C2 (en) 2016-05-27

Family

ID=55647494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014137539/05A RU2585029C2 (en) 2014-09-17 2014-09-17 Mixer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2585029C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644604C1 (en) * 2016-10-31 2018-02-13 Марат Минасхатович Ризванов Nozzles for creating reactive gas and liquid jet for mixers
RU2666423C1 (en) * 2017-11-30 2018-09-07 Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях" (Ао "Концерн Росэнергоатом") Device for mixing and heating gas media
RU200412U1 (en) * 2020-06-18 2020-10-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства" DEVICE FOR MIXING FLOWS FLOWS

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1453469A (en) * 1973-12-14 1976-10-20 Chem Trol Pollution Services Centrifugal reactor
US4390346A (en) * 1979-05-11 1983-06-28 Hoogovens Ijmuiden B.V. Apparatus for mixing at least one additional gas into a main flow of gas
SU1690831A1 (en) * 1989-04-05 1991-11-15 Ленинградский институт машиностроения Gas mixer
RU2014879C1 (en) * 1992-07-15 1994-06-30 Акционерное общество "Куйбышевазот" Static mixer
RU2414283C2 (en) * 2009-02-27 2011-03-20 ГОУ ВПО "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Whirl flow mixer
WO2011101038A1 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 Haldor Topsøe A/S Apparatus and method for mixing of corrosive and non-corrosive gas
RU2461415C1 (en) * 2011-03-29 2012-09-20 Владимир Георгиевич Куленко Method of emulsification and device to this end

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1453469A (en) * 1973-12-14 1976-10-20 Chem Trol Pollution Services Centrifugal reactor
US4390346A (en) * 1979-05-11 1983-06-28 Hoogovens Ijmuiden B.V. Apparatus for mixing at least one additional gas into a main flow of gas
SU1690831A1 (en) * 1989-04-05 1991-11-15 Ленинградский институт машиностроения Gas mixer
RU2014879C1 (en) * 1992-07-15 1994-06-30 Акционерное общество "Куйбышевазот" Static mixer
RU2414283C2 (en) * 2009-02-27 2011-03-20 ГОУ ВПО "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Whirl flow mixer
WO2011101038A1 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 Haldor Topsøe A/S Apparatus and method for mixing of corrosive and non-corrosive gas
RU2461415C1 (en) * 2011-03-29 2012-09-20 Владимир Георгиевич Куленко Method of emulsification and device to this end

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644604C1 (en) * 2016-10-31 2018-02-13 Марат Минасхатович Ризванов Nozzles for creating reactive gas and liquid jet for mixers
RU2666423C1 (en) * 2017-11-30 2018-09-07 Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях" (Ао "Концерн Росэнергоатом") Device for mixing and heating gas media
RU200412U1 (en) * 2020-06-18 2020-10-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства" DEVICE FOR MIXING FLOWS FLOWS

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014137539A (en) 2016-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5492654A (en) Method of obtaining free disperse system and device for effecting same
RU2585029C2 (en) Mixer
CN111203123A (en) Gas-liquid static mixer and gas-liquid mixing system
CN103736410B (en) Blade-carrying perforate spheroidicity dynamic mixer used for pipeline
RU2414283C2 (en) Whirl flow mixer
CN215876939U (en) Jet flow mixing nozzle
RU118878U1 (en) STATIC MIXER
RU176187U1 (en) Hydraulic jet mixer
RU136741U1 (en) CAVITATION TYPE MIXER FOR LIQUID FOOD MEDIA
RU2252065C1 (en) Method of two-stage mixing of a liquid and a gas with heightened homogeneity
JPS6334774B2 (en)
RU169527U1 (en) HYDRAULIC HYDRAULIC MIXER
RU159236U1 (en) HYDRAULIC HYDRAULIC MIXER
JP2016010774A (en) Taylor reaction device
WO2021008831A1 (en) A vortex device and a method for hydroacoustic treatment of a fluid
RU174710U1 (en) Mixing device
RU2720153C1 (en) Straight-flow horizontal mixer
RU2455056C2 (en) Method of fluid dispersion and device to this end
RU2282115C1 (en) Hydraulic heat-generator
RU2306972C2 (en) Device for the mixtures homogenization and preparation
RU62034U1 (en) LAMINATED MULTI-CHANNEL CAVITATION REACTOR
RU2622414C1 (en) Liquid and gas mixing device
RU198301U1 (en) Vortex Jet Mixer
RU2753756C1 (en) Apparatus for conducting mass exchanging and reaction processes in single-phase and multi-phase media
RU2781580C1 (en) Underwater apparatus for mixing gas and liquid flows

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180918