RU2796856C1 - Method for electrodynamic processing of viscous liquids, emulsions, suspensions and device for its implementation - Google Patents

Method for electrodynamic processing of viscous liquids, emulsions, suspensions and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2796856C1
RU2796856C1 RU2022108561A RU2022108561A RU2796856C1 RU 2796856 C1 RU2796856 C1 RU 2796856C1 RU 2022108561 A RU2022108561 A RU 2022108561A RU 2022108561 A RU2022108561 A RU 2022108561A RU 2796856 C1 RU2796856 C1 RU 2796856C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
short
discharges
flow
electrodes
pulse
Prior art date
Application number
RU2022108561A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Елистратов
Александр Владимирович Катловский
Николай Николаевич Новиков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Производственная компания РИТМ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Производственная компания РИТМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Производственная компания РИТМ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2796856C1 publication Critical patent/RU2796856C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrohydrodynamic processing.
SUBSTANCE: invention is related to a method for electrohydrodynamic processing of viscous liquids, emulsions, suspensions, including formation of a processed stream, exposure of it to short-pulse electric discharges, acceleration of the stream, formation of strongly swirling external and internal streams from it moving with opposite axial velocity components, mixing the obtained streams, removal of one part of the flow for recycling, and the other part of the flow to an external consumer. The method is characterized by the fact that gas is introduced into the zone of action on the flow by short-pulse electric discharges, while the discharges are stabilized by automatically maintaining the required gap between the electrodes, hydrocarbon gases can be used as gases. The invention is also related to a device.
EFFECT: use of the invention makes it possible to increase the safety of operation of the device by reducing the voltage applied to the electrodes, increase the resource of continuous operation, and expand the scope.
7 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области электрогидродинамической обработки жидкостей, эмульсий, суспензий, включающей изменение физико-химических свойств, и может найти применение, например, при обработке потока высоковязкой нефти, синтезе веществ, очистке воды и в других процессах.The invention relates to the field of electrohydrodynamic processing of liquids, emulsions, suspensions, including the change in physico-chemical properties, and can be used, for example, in the processing of a high-viscosity oil flow, in the synthesis of substances, in water purification and in other processes.

Известен способ получения высоких и сверхвысоких давлений в жидкости путем осуществления внутри объема жидкости, находящейся в открытом водоеме или закрытом резервуаре, импульсного электрического разряда между двумя рабочими электродами (см. патент RU №2436647 С1, опубл. 20.12.2011).A known method for obtaining high and ultra-high pressures in a liquid by implementing inside the volume of a liquid located in an open reservoir or a closed reservoir, a pulsed electric discharge between two working electrodes (see patent RU No. 2436647 C1, publ. 20.12.2011).

Недостатком данного способа является невозможность его использования в потоке жидкости, а только в стационарном объеме, что значительно снижает производительность.The disadvantage of this method is the impossibility of its use in a fluid flow, but only in a stationary volume, which significantly reduces productivity.

Наиболее близкими к заявленному являются способ и устройство, в которых используется воздействие на поток нефти короткоимпульсными высоковольтными электрическими разрядами, осуществляемыми в цилиндрической разрядной камере между торцевыми поверхностями радиально расположенными с зазором электродами, имеющими центральные оси перпендикулярные центральной оси разрядной камеры (см. US Patent No.: 9 528 050 В2, US Patent No.: 9 752 082 B2).Closest to the claimed are a method and device that uses the impact on the oil flow by short-pulse high-voltage electrical discharges carried out in a cylindrical discharge chamber between the end surfaces of electrodes radially spaced with a gap having central axes perpendicular to the central axis of the discharge chamber (see US Patent No. : 9 528 050 B2, US Patent No.: 9 752 082 B2).

Недостатками известного способа и устройства являются использование высокого напряжения, подаваемого на разрядное устройство, низкий ресурс непрерывной работы электродов и их нестабильная работа вследствие их износа.The disadvantages of the known method and device are the use of high voltage applied to the discharge device, the low resource of continuous operation of the electrodes and their unstable operation due to their wear.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение безопасности эксплуатации устройства путем снижения подаваемого на электроды напряжения, увеличение ресурса непрерывной работы, расширение области применения.The technical result of the invention is to improve the safety of the device by reducing the voltage applied to the electrodes, increasing the resource of continuous operation, expanding the scope.

Для достижения технического результата предлагаемый способ электрогидродинамической обработки вязкой жидкости, эмульсии, суспензии представляет собой следующее. Жидкость, широкого диапазона по вязкости и составу, например, вязкую нефть или нефтепродукты, эмульсию или суспензию, формируют в виде потока, осуществляют воздействие на него короткомпульсными электрическими разрядами, разгоняют поток, формируют из него сильно закрученные внешний и внутренний потоки, движущиеся с противоположными осевыми составляющими скорости. Осуществляют смешение полученных потоков. Выводят одну часть потока полученной смеси на рециркуляцию, а другую часть подают внешнему потребителю. В зону воздействия на поток короткоимпульсными электрическими разрядами вводят газ или смеси газов. Газ или смеси газов вводят непосредственно в зону формирования короткоимпульсных электрических разрядов.To achieve a technical result, the proposed method of electrohydrodynamic processing of a viscous liquid, emulsion, suspension is as follows. A liquid with a wide range of viscosity and composition, for example, viscous oil or oil products, an emulsion or a suspension, is formed in the form of a stream, it is exposed to short-pulse electrical discharges, the stream is accelerated, and highly swirling external and internal flows are formed from it, moving with opposite axial speed components. Carry out the mixing of the received streams. One part of the resulting mixture flow is withdrawn for recirculation, and the other part is supplied to an external consumer. Gas or mixtures of gases are introduced into the zone of action on the flow by short-pulse electric discharges. Gas or gas mixtures are injected directly into the zone of formation of short-pulse electrical discharges.

Осуществляют стабилизацию разрядов путем автоматического поддержания необходимого зазора между электродами в зависимости от диэлектрической проницаемости обрабатываемого вещества и частоты короткоимпульсных электрических разрядов.The discharges are stabilized by automatically maintaining the required gap between the electrodes depending on the dielectric constant of the treated substance and the frequency of short-pulse electrical discharges.

Применение короткоимпульсных электрических разрядов приводит к сильному механическому сжатию вязкой жидкости, генерированию мощного ультразвукового, рентгеновского, ультрафиолетового и инфракрасного излучений в зонах разряда, которые индуцируют тепловые и ударные эффекты, электромагнитные поля, ионизационные, диссоционные, кавитационные и физико-химические эффекты.The use of short-pulse electrical discharges leads to a strong mechanical compression of a viscous liquid, the generation of powerful ultrasonic, x-ray, ultraviolet and infrared radiation in the discharge zones, which induce thermal and shock effects, electromagnetic fields, ionization, dissociation, cavitation and physico-chemical effects.

Формирование сильно закрученного потока, содержащего диссоционные и кавитационные компоненты, в поле центробежных сил с высоким радиальным градиентом давления, генерирующего развитую анизотропную турбулентность, импульсы давления, способствует интенсификации тепло-массообменных процессов, разрыву химических связей (С - С) с образованием свободных радикалов в длинных молекулах, сепарации смеси на легкую и тяжелую фракции, вследствие чего происходит интенсификация изменений физико-химических свойств жидкости.The formation of a highly swirling flow containing dissociative and cavitation components in the field of centrifugal forces with a high radial pressure gradient, which generates developed anisotropic turbulence, pressure pulses, contributes to the intensification of heat and mass transfer processes, the breaking of chemical bonds (C - C) with the formation of free radicals in long molecules, separating the mixture into light and heavy fractions, as a result of which there is an intensification of changes in the physicochemical properties of the liquid.

Введение газа или смеси газов непосредственно в зону формирования короткоимпульсных электрических разрядов позволяет снизить электрическое напряжение, подаваемое для формирования разрядов, что повышает надежность работы устройства, безопасность эксплуатации и экономические затраты, связанные с изготовлением оборудования и осуществлением рабочего процесса.The introduction of a gas or a mixture of gases directly into the zone of formation of short-pulse electric discharges makes it possible to reduce the electric voltage supplied for the formation of discharges, which increases the reliability of the device, the safety of operation and the economic costs associated with the manufacture of equipment and the implementation of the working process.

Стабилизация частоты короткоимпульсных электрических разрядов осуществляется системой автоматического регулирования необходимого зазора в зависимости от диэлектрической проницаемости обрабатываемого вещества и частоты короткоимпульсных электрических разрядов способствует стабилизации рабочего процесса и расширению области применения способа в зависимости от цели обработки и применяемой жидкости.Stabilization of the frequency of short-pulse electrical discharges is carried out by an automatic control system of the required gap depending on the dielectric constant of the treated substance and the frequency of short-pulse electrical discharges, which helps to stabilize the working process and expand the scope of the method, depending on the purpose of processing and the liquid used.

Применение рециркуляции способствует стабилизации рабочего процесса по производительности, расширению области применения способа в зависимости от цели обработки и применяемой жидкости.The use of recirculation contributes to the stabilization of the workflow in terms of productivity, expanding the scope of the method, depending on the purpose of the treatment and the liquid used.

Для достижения технического результата предлагается устройство электрогидродинамической обработки вязкой жидкости, эмульсии, суспензии, содержащее электрогидродинамический реактор, включающий вихревую противоточную камеру, электрогидродинамическое устройство, электроразрядное устройство; насос; емкость с обрабатываемой жидкостью; генератор короткоимпульсных высоковольтных разрядов.To achieve a technical result, a device is proposed for electrohydrodynamic processing of a viscous liquid, emulsion, suspension, containing an electrohydrodynamic reactor, including a vortex countercurrent chamber, an electrohydrodynamic device, an electric discharge device; pump; container with the processed liquid; generator of short-pulse high-voltage discharges.

Электроразрядное устройство содержит электроды, соединенные с внешним источником подачи газа в электроразрядное устройство, в электродах выполнены аксиальные каналы, причем одно отверстие аксиального канала каждого электрода выходит в межэлектродный зазор, а другое отверстие аксиального канала в противоположном торце электрода соединено с источником газа, при этом электроды установлены с возможностью перемещения навстречу друг другу.The electric discharge device contains electrodes connected to an external source of gas supply to the electric discharge device, axial channels are made in the electrodes, and one hole of the axial channel of each electrode goes into the interelectrode gap, and the other hole of the axial channel in the opposite end of the electrode is connected to the gas source, while the electrodes installed with the possibility of movement towards each other.

Газ входит в аксиальные каналы, выполненные в электродах, и выходит через торцевые отверстия электродов в зазор непосредственно в зону формирования короткоимпульсных электрических разрядов в виде потоков газа, направленных навстречу друг другу. Введение газа или смеси газов непосредственно в зону формирования короткоимпульсных электрических разрядов позволяет снизить электрическое напряжение, подаваемое для формирования разрядов, что повышает надежность работы устройства, безопасность эксплуатации и экономические затраты, связанные с изготовлением оборудования и осуществлением рабочего процесса.The gas enters the axial channels made in the electrodes and exits through the end holes of the electrodes into the gap directly into the zone of formation of short-pulse electric discharges in the form of gas flows directed towards each other. The introduction of a gas or a mixture of gases directly into the zone of formation of short-pulse electric discharges makes it possible to reduce the electric voltage supplied for the formation of discharges, which increases the reliability of the device, the safety of operation and the economic costs associated with the manufacture of equipment and the implementation of the working process.

Устройство содержит: трубопровод подачи жидкости из емкости в насос на рециркуляцию. Применение рециркуляции способствует стабилизации рабочего процесса по производительности, расширению области применения способа в зависимости от цели обработки и применяемой жидкости.The device contains: a pipeline for supplying liquid from the tank to the pump for recirculation. The use of recirculation contributes to the stabilization of the workflow in terms of productivity, expanding the scope of the method, depending on the purpose of the treatment and the liquid used.

Устройство содержит систему автоматического регулирования необходимого зазора, в зависимости от диэлектрической проницаемости обрабатываемого вещества и частоты короткоимпульсных электрических разрядов. Системой автоматического регулирования необходимого зазора осуществляется стабилизация частоты короткоимпульсных электрических разрядов в зависимости от диэлектрической проницаемости обрабатываемого вещества и частоты коротко импульсных электрических разрядов.The device contains a system for automatic regulation of the required gap, depending on the dielectric constant of the processed substance and the frequency of short-pulse electrical discharges. The system of automatic regulation of the required gap is used to stabilize the frequency of short-pulse electrical discharges depending on the dielectric constant of the processed substance and the frequency of short-pulse electrical discharges.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 представлен продольный разрез вихревой противоточной камеры; на фиг.3 представлен разрез по линии А-А на фиг. 2, на фиг. 4 представлен продольный разрез электрогидродинамического устройства и электроразрядного устройства; на фиг. 5 представлена принципиальная схема управления зазором между электродами.In FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in fig. 2 shows a longitudinal section of a vortex countercurrent chamber; Fig. 3 shows a section along the line A-A in Fig. 2 in FIG. 4 shows a longitudinal section of an electrohydrodynamic device and an electric discharge device; in fig. 5 shows a schematic diagram of the control of the gap between the electrodes.

Функциональная схема устройства (фиг. 1) содержит: электрогидродинамический реактор 1, содержащий вихревую противоточную камеру 2, электрогидродинамическое устройство 3, электроразрядное устройство 4 с управляемым приводом 5; насос 6; емкость с обрабатываемой жидкостью 7; генератор короткоимпульсных высоковольтных разрядов 8; управляемые вентили 9 и 10; вискозиметр 11; патрубок 12 подачи газообразной фракции в электроразрядное устройство 4; патрубок подачи жидкости на обработку 13; патрубок удаления обработанной жидкости 14; трубопровод 15 подачи жидкости от насоса 6 до электрогидродинамического устройства 3; трубопроводы 16 и 17 подачи обработанной жидкости от вихревой противоточной камеры 2 в вискозиметр 11; патрубок 18 выхода газообразной фракции из емкости 7; трубопровод 19 подачи жидкости на циркуляцию из емкости 7 в насос 6, патрубок 20 подачи обработанной жидкости из емкости 7 в вентиль 10. Емкость 7 оснащена датчиком уровня (на фигуре не показан).The functional diagram of the device (Fig. 1) contains: an electrohydrodynamic reactor 1 containing a vortex countercurrent chamber 2, an electrohydrodynamic device 3, an electric discharge device 4 with a controlled drive 5; pump 6; container with the processed liquid 7; generator of short-pulse high-voltage discharges 8; controlled valves 9 and 10; viscometer 11; branch pipe 12 for supplying the gaseous fraction to the electric discharge device 4; fluid supply pipe for processing 13; pipe for removing the treated liquid 14; pipeline 15 for supplying liquid from pump 6 to electrohydrodynamic device 3; pipelines 16 and 17 for supplying the treated liquid from the vortex countercurrent chamber 2 to the viscometer 11; branch pipe 18 of the outlet of the gaseous fraction from the tank 7; pipeline 19 for supplying liquid for circulation from tank 7 to pump 6, branch pipe 20 for supplying treated liquid from tank 7 to valve 10. Tank 7 is equipped with a level sensor (not shown in the figure).

Вихревая противоточная камера 2 содержит: (фиг. 2), корпус 21, тангенциальный сопловой закручивающий аппарат 22; сопловый канал 23, два выходных патрубка 24 и 25. Один патрубок 24 размещен в плоскости тангенциального соплового закручивающего аппарата 22, соосно корпуса 21 вихревой камеры. Другой выходной патрубок 25 размещен в противоположном от тангенциального соплового закручивающего аппарата конце корпуса 21 вихревой камеры (фиг. 2). Тангенциальный сопловой закручивающий аппарат 22, соединен патрубком 26 с выходным отверстием 38 корпуса 29 электрогидродинамического устройства 3 (фиг. 3, 4). Тангенциальный сопловой закручивающий аппарат 22 сформирован сопловым каналом 27 с выходным отверстием 28.Vortex countercurrent chamber 2 contains: (Fig. 2), housing 21, tangential nozzle swirler apparatus 22; nozzle channel 23, two outlet nozzles 24 and 25. One nozzle 24 is placed in the plane of the tangential nozzle swirling apparatus 22, coaxially with the body 21 of the vortex chamber. Another outlet pipe 25 is placed in the end of the vortex chamber housing 21 opposite from the tangential nozzle swirler (Fig. 2). The tangential nozzle swirler 22 is connected by a branch pipe 26 to the outlet 38 of the body 29 of the electrohydrodynamic device 3 (FIGS. 3, 4). The tangential nozzle swirler 22 is formed by a nozzle channel 27 with an outlet 28.

Электрогидродинамическое устройство 3 и электроразрядное устройство 4 содержат (фиг. 4): корпус разрядной камеры 29; электроды 30 и 31, расположенные перпендикулярно центральной оси корпуса 29, противоположно друг другу, в которых выполнены коаксиальные каналы 32 и 33, выходящие в торцевые отверстия навстречу друг другу. Электроды 30 и 31 помещены в блоки осевого перемещения 34 и 35.The electrohydrodynamic device 3 and the electric discharge device 4 comprise (Fig. 4): the body of the discharge chamber 29; electrodes 30 and 31, located perpendicular to the central axis of the body 29, opposite to each other, in which coaxial channels 32 and 33 are made, going into the end holes towards each other. Electrodes 30 and 31 are placed in axial movement blocks 34 and 35.

Внутри корпуса разрядной камеры 29 сформирован аксиальный канал 36, имеющий входное отверстие 37 и выходное отверстие 38. Стенки канала 36 образованы диэлектрической кольцевой вставкой 39, внутренняя поверхность которой формирует проточную часть канала 36, а внешняя поверхность сопрягается с корпусом разрядной камеры 29 (фиг. 4).An axial channel 36 is formed inside the body of the discharge chamber 29, having an inlet 37 and an outlet 38. The walls of the channel 36 are formed by a dielectric annular insert 39, the inner surface of which forms the flow part of the channel 36, and the outer surface is mated with the body of the discharge chamber 29 (Fig. 4). ).

Между торцевыми поверхностями электродов 30 и 31 сформирован зазор 40, управляемый блоками 34 и 35, которые присоединены к корпусу 29 с помощью патрубков 41 и 42, центральные оси которых перпендикулярны внешней боковой поверхности корпуса 29. Блоки 34 и 35 соединены механической связью с электрическим приводом 43.A gap 40 is formed between the end surfaces of the electrodes 30 and 31, controlled by blocks 34 and 35, which are connected to the body 29 by means of branch pipes 41 and 42, the central axes of which are perpendicular to the outer side surface of the body 29. The blocks 34 and 35 are mechanically connected to the electric drive 43 .

В патрубки 41 и 42 вставлены диэлектрические неподвижные направляющие втулки 44 (на блоке 34 не обозначены), зафиксированные гайкой 45 на патрубке 41 (на патрубке 42 втулка не обозначена).Dielectric fixed guide bushings 44 (not marked on block 34) are inserted into nozzles 41 and 42, fixed with nut 45 on nozzle 41 (the sleeve is not marked on nozzle 42).

Внутри втулки 44 выполнена цилиндрическая полость 46 соосная центральной оси электрода 30. Внешняя цилиндрическая поверхность втулки 44 закрыта диэлектрическим цилиндрическим кожухом 47, который зафиксирован с ней резьбовым штифтом 48, а между втулкой 44 и внутренней поверхностью кожуха 47 вставлены уплотняющие кольца 49.Inside the sleeve 44, a cylindrical cavity 46 is made coaxial with the central axis of the electrode 30. The outer cylindrical surface of the sleeve 44 is closed by a dielectric cylindrical casing 47, which is fixed to it by a threaded pin 48, and sealing rings 49 are inserted between the sleeve 44 and the inner surface of the casing 47.

Внутри кожуха 47 смонтирована соприкасающаяся с торцевой поверхность втулки 44, установленная с возможностью перемещения в окружном направлении шестерня 50, которая содержит выполненную в боковой поверхности кольцевую канавку 51, в которую вставлен фиксирующий от осевого перемещения штифт 52. В нижней цилиндрической поверхности шестерни 50 выполнены кольцевые канавки, в которые вставлены уплотнительные кольца 53. Во внутреннюю полость шестерни 50 вставлена втулка 54, на внутренней поверхности которой выполнена резьба. Втулка 54 и шестерня 50 зафиксированы от перемещения резьбовым штифтом 55.Inside the casing 47, a gear 50, which is in contact with the end surface of the sleeve 44, is mounted with the possibility of moving in the circumferential direction, which contains an annular groove 51 made in the side surface, into which a pin 52 locking against axial movement is inserted. In the lower cylindrical surface of the gear 50, annular grooves are made , into which sealing rings 53 are inserted. A sleeve 54 is inserted into the internal cavity of the gear 50, on the inner surface of which a thread is made. Sleeve 54 and gear 50 are secured against movement by threaded pin 55.

Во втулку 54 вставлена державка электрода 56, имеющая на внешней поверхности резьбу, связанную с резьбой втулки 54. На внешней цилиндрической поверхности выполнены кольцевые канавки, в которые вставлены уплотнительные кольца 57. На резьбовой части державки 56 выполнен продольный паз 58, в который вставлен штифт 59, фиксирующий державку от поворота, и закрепленный во втулке 44.An electrode holder 56 is inserted into the sleeve 54, having a thread on the outer surface connected with the thread of the sleeve 54. On the outer cylindrical surface, annular grooves are made into which sealing rings 57 are inserted. A longitudinal groove 58 is made on the threaded part of the holder 56, into which the pin 59 is inserted. , fixing the holder from rotation, and fixed in the sleeve 44.

Внутри втулки 54, между ее внутренней поверхностью и наружной поверхностью державки 56 сформирована кольцевая полость 60 для обеспечения осевого перемещения державки 56 внутри втулки 54.Inside the sleeve 54, between its inner surface and the outer surface of the holder 56, an annular cavity 60 is formed to ensure axial movement of the holder 56 inside the sleeve 54.

В державку 56 ввинчен штуцер 61 с фиксирующим электрод 30 винтом 62 и гайкой 63. На штуцер 61 надета гайка 64 с внутренней резьбой, соединяющая питающий электрическим током электрод 65, и соединяющая штуцер 61 и трубопровод 66 для подачи вспомогательного газа.A fitting 61 is screwed into the holder 56 with a fixing electrode 30 screw 62 and a nut 63. A nut 64 with an internal thread is put on the fitting 61, connecting the electrode 65 supplying electric current, and connecting the fitting 61 and pipeline 66 for supplying auxiliary gas.

На шестерне 50 выполнено шестеренчатое зацепление 67, соединенное с ведущей шестерней 68 электрического привода 43, зафиксированного в неподвижной стойке 69.On the gear 50, a gear engagement 67 is made, connected to the drive gear 68 of the electric drive 43, fixed in the fixed rack 69.

Принципиальная схема управления зазором между электродами (фиг. 5) содержит: датчик разряда (пояс Роговского) 70, соединенный с разрядной линией 71, по которой протекает электрический импульс с разрядного конденсатора на электроды 30 и 31 (фиг. 4). Пояс Роговского обматывается вокруг разрядной линии 71 и позволяет измерить напряжение и частоту разрядов. Ток в разрядной линии 71 создает переменное магнитное поле, которое вызывает напряжение в обмотке пояса Роговского. Выходное напряжение соответствует напряжению на разрядной линии 71 с точностью до константы.Schematic diagram of the gap control between the electrodes (Fig. 5) contains: the discharge sensor (Rogowski coil) 70 connected to the discharge line 71, through which an electric pulse flows from the discharge capacitor to the electrodes 30 and 31 (Fig. 4). The Rogowski coil wraps around the discharge line 71 and makes it possible to measure the voltage and frequency of the discharges. The current in the discharge line 71 creates an alternating magnetic field, which induces a voltage in the winding of the Rogowski coil. The output voltage corresponds to the voltage on the bit line 71 up to a constant.

Сигнал с датчика разряда 70 поступает на формирователь импульса запуска схемы управления 72. Импульс запуска поступает на микроконтроллер 73. Микроконтроллер 73 программируется в соответствии с необходимой задачей регулирования зазора 40 (фиг. 4) между электродами 30 и 31 по частоте. Сигнал с микроконтроллера 73 поступает на драйвер шагового двигателя 74, который отдает команды управления на шаговый двигатель 75. Шаговый двигатель 75 приводит в действие или останавливает механизм регулирования электродов 76 в зависимости от значений частоты импульса с датчика разряда 70.The signal from the discharge sensor 70 is fed to the trigger pulse shaper of the control circuit 72. The trigger pulse is fed to the microcontroller 73. The microcontroller 73 is programmed in accordance with the necessary task of regulating the gap 40 (Fig. 4) between the electrodes 30 and 31 in frequency. The signal from the microcontroller 73 is fed to the stepper motor driver 74, which gives control commands to the stepper motor 75. The stepper motor 75 activates or stops the electrode 76 regulation mechanism depending on the pulse frequency values from the discharge sensor 70.

Схема управления (фиг. 5) поддерживает заданную частоту разрядов от разрядного конденсатора между электродами 30 и 31 (фиг. 4). Для поддержания постоянной частоты разрядов микроконтроллер 73 вырабатывает сигнал управления шаговым двигателем 75 для стабилизации зазора между электродами 30 и 31. Когда по мере износа электродов 30 и 31 уменьшается частота разрядов и возрастает разрядное напряжение, шаговый двигатель 75 восстанавливает зазор между электродами 30 и 31 для стабилизации работы разрядного устройства.The control circuit (FIG. 5) maintains a predetermined frequency of discharges from a discharge capacitor between electrodes 30 and 31 (FIG. 4). To maintain a constant discharge frequency, the microcontroller 73 generates a control signal for the stepper motor 75 to stabilize the gap between the electrodes 30 and 31. When the discharge frequency decreases and the discharge voltage increases as the electrodes 30 and 31 wear, the stepper motor 75 restores the gap between the electrodes 30 and 31 to stabilize operation of the discharge device.

Предлагаемый способ электрогидродинамической обработки вязких жидкостей, эмульсий, суспензий включает формирование обрабатываемого потока, воздействие на него короткоимпульсными электрическими разрядами, разгон потока, формирование из него сильно закрученных внешнего и внутреннего потоков, движущихся с противоположными осевыми составляющими скорости, смешение полученных потоков, выведение одной части потока на рециркуляцию, а другой части потока внешнему потребителю. В зону воздействия на поток короткоимпульсными электрическими разрядами вводят газ или смеси газов, при этом осуществляют стабилизацию разрядов путем автоматического поддержания необходимого зазора между электродами. Газ или смеси газов вводят непосредственно в зону формирования импульсных электрических разрядов.The proposed method for electrohydrodynamic processing of viscous liquids, emulsions, suspensions includes the formation of a processed flow, exposure to it with short-pulse electric discharges, acceleration of the flow, formation of strongly swirling external and internal flows from it, moving with opposite axial velocity components, mixing of the received flows, removal of one part of the flow for recycling, and the other part of the flow to an external consumer. Gas or mixtures of gases are introduced into the zone of action on the flow by short-pulse electric discharges, while the discharges are stabilized by automatically maintaining the required gap between the electrodes. Gas or gas mixtures are introduced directly into the zone of formation of pulsed electrical discharges.

Стабилизацию разрядов путем автоматического поддержания необходимого зазора между электродами осуществляют в зависимости от диэлектрической проницаемости обрабатываемого вещества и частоты короткоимпульсных электрических разрядов.Stabilization of the discharges by automatically maintaining the required gap between the electrodes is carried out depending on the dielectric constant of the treated substance and the frequency of short-pulse electrical discharges.

Работа предлагаемого устройства заключается в следующем.The operation of the proposed device is as follows.

Через патрубок подачи жидкости на обработку 13 и управляемый вентиль 9 (фиг. 1) исходную жидкость подают в насос 6. Из насоса 6 жидкость с определенным давлением и расходом по трубопроводу 15 поступает в электрогидродинамический реактор 1, а именно в электрогидродинамическое устройство 3.Through the liquid supply pipe for processing 13 and the controlled valve 9 (Fig. 1), the initial liquid is fed into the pump 6. From the pump 6, the liquid with a certain pressure and flow through the pipeline 15 enters the electrohydrodynamic reactor 1, namely, into the electrohydrodynamic device 3.

В камере 36 (фиг. 4) формируют поступательный поток обрабатываемой жидкости.In the chamber 36 (Fig. 4) form the translational flow of the treated fluid.

Через патрубок 12 в электроразрядное устройство 4 от внешнего источника 77 подают газ или смесь газов. Этот газ входит в аксиальные каналы 33 (фиг. 4) и 34, выполненные в электродах 30 и 31, и выходит через торцевые отверстия электродов 30 и 31 в зазор 40 в виде потоков газа, направленных навстречу друг другу.A gas or a mixture of gases is supplied from an external source 77 through the branch pipe 12 to the electric discharge device 4. This gas enters the axial channels 33 (Fig. 4) and 34, made in the electrodes 30 and 31, and exits through the end holes of the electrodes 30 and 31 into the gap 40 in the form of gas flows directed towards each other.

От генератора короткоимпульсных высоковольтных разрядов 8 на электроразрядное устройство 4 (фиг. 1) подается электрическое напряжение, которое подводится к электродам 30 и 31 (фиг. 4), формируя в зазоре 40 высокочастотные короткоимпульсные электрические разряды, осуществляемые в потоке смеси газообразной и жидкой фракций.From the generator of short-pulse high-voltage discharges 8, an electric voltage is supplied to the electric discharge device 4 (Fig. 1), which is supplied to the electrodes 30 and 31 (Fig. 4), forming in the gap 40 high-frequency short-pulse electrical discharges carried out in the flow of a mixture of gaseous and liquid fractions.

Обработанную электрогидродинамическим воздействием в устройстве 3, смесь формируют в канале 36 в виде высокоразвитого турбулентного потока, перемещающегося с ускорением к отверстию 38.Processed by electrohydrodynamic action in the device 3, the mixture is formed in the channel 36 in the form of a highly developed turbulent flow moving with acceleration to the hole 38.

Сформированный поток смеси, включающий газовую фракцию, диссоциированные и ионизированные компоненты, разгоняют и подают в вихревую противоточную камеру 2.The generated mixture flow, including the gas fraction, dissociated and ionized components, is accelerated and fed into the vortex countercurrent chamber 2.

В сопловом канале 27 (фиг. 3), размещенном в патрубке 26, тангенциального соплового закручивающего аппарата 2, поток формируется в виде высокоскоростного потока, который выходит через отверстие 28 и водит во внутреннюю проточную часть, сформированную внутри корпуса 21 (фиг. 2). Этот поток формирует внутри корпуса 21 два сильно закрученных потока, внешний и внутренний, перемещающиеся с противоположными осевыми составляющими скорости. Внешний поток выходит через патрубок 25, а внутренний поток выходит через сопловой канал 23 и патрубок 24.In the nozzle channel 27 (Fig. 3) located in the nozzle 26 of the tangential nozzle swirler 2, the flow is formed in the form of a high-speed flow that exits through the opening 28 and leads into the internal flow part formed inside the housing 21 (Fig. 2). This flow forms inside the housing 21 two highly swirling flows, external and internal, moving with opposite axial velocity components. The external flow exits through nozzle 25, and the internal flow exits through nozzle channel 23 and nozzle 24.

По трубопроводам 16 и 17 (фиг. 1) обработанная в устройстве 2 жидкость поступает в вискозиметр 11, откуда в емкость 7. Газообразная фракция из емкости 7 по трубопроводу 18 удаляется внешнему потребителю, а жидкая обработанная фракция удаляется по патрубку 20, через регулируемый вентиль 10 и патрубок 14 внешнему потребителю. По трубопроводу 19 часть жидкости из емкости 7 подается в насос 6 на рециркуляцию.Through pipelines 16 and 17 (Fig. 1), the liquid processed in the device 2 enters the viscometer 11, from where it enters the tank 7. The gaseous fraction from the tank 7 is removed through the pipeline 18 to an external consumer, and the liquid processed fraction is removed through the pipe 20, through the adjustable valve 10 and branch pipe 14 to an external consumer. Through the pipeline 19, part of the liquid from the tank 7 is fed to the pump 6 for recirculation.

Пример конкретного выполнения способа электрогидродинамической обработки вязкой жидкости, эмульсии, суспензии. Жидкость широкого диапазона по вязкости и составу, например, вязкую нефть или нефтепродукты, эмульсию или суспензию, формируют в воде потока, осуществляют воздействие на него короткоимпульсными электрическими разрядами, разгоняют поток, формируют из него сильно закрученные внешний и внутренний потоки, движущиеся с противоположными осевыми составляющими скорости. Осуществляют смешение полученных потоков, затем полученную смесь выводят одну часть потока на рециркуляцию, а другую часть подают внешнему потребителю. В зону воздействия на поток короткоимпульсными электрическими разрядами вводят газ или смесь газов. В качестве газа или смеси газов применяют углеводородные газы, т.к. они позволяют снизить напряжение для повышения безопасности процесса. Газ или смесь газов вводят непосредственно в зону формирования короткоимпульсных электрических разрядов. Осуществляют стабилизацию разрядов путем автоматического поддержания необходимого зазора между электродами. Стабилизацию разрядов путем автоматического поддержания необходимого зазора между электродами осуществляют в зависимости от диэлектрической проницаемости обрабатываемого вещества и частоты короткоимпульсных электрических разрядов.An example of a specific implementation of the method of electrohydrodynamic processing of a viscous liquid, emulsion, suspension. A liquid of a wide range in viscosity and composition, for example, viscous oil or oil products, an emulsion or a suspension, is formed in the water of the stream, it is exposed to short-pulse electrical discharges, the stream is accelerated, and highly swirling external and internal flows are formed from it, moving with opposite axial components speed. The resulting flows are mixed, then the resulting mixture is withdrawn from one part of the flow for recirculation, and the other part is supplied to an external consumer. A gas or a mixture of gases is introduced into the zone of influence on the flow by short-pulse electric discharges. Hydrocarbon gases are used as a gas or a mixture of gases, because they allow voltage reduction to improve process safety. A gas or a mixture of gases is introduced directly into the zone of formation of short-pulse electrical discharges. The discharges are stabilized by automatically maintaining the required gap between the electrodes. Stabilization of the discharges by automatically maintaining the required gap between the electrodes is carried out depending on the dielectric constant of the treated substance and the frequency of short-pulse electrical discharges.

Параметры образца установки представлены в таблице.The parameters of the sample installation are presented in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Применение короткоимпульсных электрических разрядов приводит к сильному механическому сжатию, генерированию мощного ультразвукового, рентгеновского, ультрафиолетового и инфракрасного излучений в зонах разряда, которые индуцируют тепловые и ударные эффекты, электромагнитные поля, ионизационные, диссоционные, кавитационные и физико-химические эффекты.The use of short-pulse electrical discharges leads to strong mechanical compression, generation of powerful ultrasonic, X-ray, ultraviolet and infrared radiation in the discharge zones, which induce thermal and shock effects, electromagnetic fields, ionization, dissociation, cavitation and physico-chemical effects.

Формирование сильно закрученного потока, содержащего диссоционные и кавитационные компоненты, в поле центробежных сил с высоким радиальным градиентом давления, генерирующего развитую анизотропную турбулентность, импульсы давления, способствует интенсификации тепло-массообменных процессов, разрыву химических связей (С - С) с образованием свободных радикалов в длинных молекулах, сепарации смеси на легкую и тяжелую фракции, вследствие чего происходит интенсификация изменения физико-химические свойства жидкости.The formation of a highly swirling flow containing dissociative and cavitation components in the field of centrifugal forces with a high radial pressure gradient, which generates developed anisotropic turbulence, pressure pulses, contributes to the intensification of heat and mass transfer processes, the breaking of chemical bonds (C - C) with the formation of free radicals in long molecules, separating the mixture into light and heavy fractions, as a result of which there is an intensification of changes in the physicochemical properties of the liquid.

Введение газа или смеси газов непосредственно в зону формирования короткоимпульсных электрических разрядов позволяет снизить электрическое напряжение, подаваемое для формирования разрядов, что повышает надежность работы устройства, безопасность эксплуатации и экономические затраты, связанные с изготовлением оборудования и осуществлением рабочего процесса.The introduction of a gas or a mixture of gases directly into the zone of formation of short-pulse electric discharges makes it possible to reduce the electric voltage supplied for the formation of discharges, which increases the reliability of the device, the safety of operation and the economic costs associated with the manufacture of equipment and the implementation of the working process.

Стабилизация частоты короткоимпульсных электрических разрядов осуществляется системой автоматического регулирования необходимого зазора в зависимости от диэлектрической проницаемости обрабатываемого вещества и частоты короткоимпульсных электрических разрядов способствует стабилизации рабочего процесса и расширению области применения способа в зависимости от цели обработки и применяемой жидкости.Stabilization of the frequency of short-pulse electrical discharges is carried out by an automatic control system of the required gap depending on the dielectric constant of the treated substance and the frequency of short-pulse electrical discharges, which helps to stabilize the working process and expand the scope of the method, depending on the purpose of processing and the liquid used.

Применение рециркуляции способствует стабилизации рабочего процесса по производительности, расширению области применения способа в зависимости от цели обработки и применяемой жидкости.The use of recirculation contributes to the stabilization of the workflow in terms of productivity, expanding the scope of the method, depending on the purpose of the treatment and the liquid used.

Предлагаемое изобретение может быть выполнено и осуществлено из имеющихся материалов на имеющемся оборудовании.The present invention can be made and implemented from existing materials on existing equipment.

Таким образом, использование способа и устройства электрогидродинамической обработки жидкостей, эмульсий, суспензий, включающего изменение физико-химических свойств, позволяет обеспечить непрерывный и высокоэффективный рабочий процесс обработки, путем повышения безопасности эксплуатации; увеличения ресурса непрерывной работы, расширения области применения.Thus, the use of a method and device for electrohydrodynamic processing of liquids, emulsions, suspensions, including a change in physical and chemical properties, allows for a continuous and highly efficient working process of processing, by increasing the safety of operation; increasing the resource of continuous operation, expanding the scope.

Claims (7)

1. Способ электрогидродинамической обработки вязких жидкостей, эмульсий, суспензий, включающий формирование обрабатываемого потока, воздействие на него короткоимпульсными электрическими разрядами, разгон потока, формирование из него сильно закрученных внешнего и внутреннего потоков, движущихся с противоположными осевыми составляющими скорости, смешение полученных потоков, выведение одной части потока на рециркуляцию, а другой части потока внешнему потребителю, отличающийся тем, что в зону воздействия на поток короткоимпульсными электрическими разрядами вводят газ, при этом осуществляют стабилизацию разрядов путем автоматического поддержания необходимого зазора между электродами, в качестве газов могут использоваться углеводородные газы.1. A method for electrohydrodynamic processing of viscous liquids, emulsions, suspensions, including the formation of a processed flow, exposure to it with short-pulse electric discharges, acceleration of the flow, formation of strongly swirling external and internal flows from it, moving with opposite axial velocity components, mixing of the obtained flows, removal of one part of the flow for recirculation, and the other part of the flow to an external consumer, characterized in that gas is introduced into the zone of action on the flow by short-pulse electric discharges, while the discharges are stabilized by automatically maintaining the required gap between the electrodes, hydrocarbon gases can be used as gases. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в зону воздействия на поток короткоимпульсными электрическими разрядами вводят смеси газов.2. The method according to claim 1, characterized in that mixtures of gases are introduced into the zone of action on the flow by short-pulse electric discharges. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что газ вводят непосредственно в зону формирования короткоимпульсных электрических разрядов.3. The method according to p. 1, characterized in that the gas is injected directly into the zone of formation of short-pulse electrical discharges. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смесь газов вводят непосредственно в зону формирования короткоимпульсных электрических разрядов.4. The method according to p. 1, characterized in that the mixture of gases is introduced directly into the zone of formation of short-pulse electrical discharges. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стабилизацию разрядов путем автоматического поддержания необходимого зазора между электродами осуществляют в зависимости от диэлектрической проницаемости обрабатываемого вещества и частоты короткоимпульсных электрических разрядов.5. The method according to p. 1, characterized in that the stabilization of the discharges by automatically maintaining the required gap between the electrodes is carried out depending on the dielectric constant of the treated substance and the frequency of short-pulse electrical discharges. 6. Устройство электрогидродинамической обработки вязких жидкостей, эмульсий, суспензий для осуществления способа по п. 1, содержащее электрогидродинамический реактор, включающий вихревую противоточную камеру, электрогидродинамическое устройство, электроразрядное устройство, насос, емкость с обрабатываемой жидкостью, генератор короткоимпульсных высоковольтных разрядов, отличающееся тем, что содержит трубопровод подачи жидкости из емкости в насос на рециркуляцию, электроразрядное устройство содержит электроды, соединенные с внешним источником подачи газа в электроразрядное устройство, в электродах выполнены аксиальные каналы, причем одно отверстие аксиального канала каждого электрода выходит в межэлектродный зазор, а другое отверстие аксиального канала в противоположном торце электрода соединено с источником газа, при этом электроды установлены с возможностью перемещения навстречу друг другу.6. A device for electrohydrodynamic processing of viscous liquids, emulsions, suspensions for implementing the method according to claim 1, containing an electrohydrodynamic reactor, including a vortex countercurrent chamber, an electrohydrodynamic device, an electric discharge device, a pump, a container with a liquid to be processed, a generator of short-pulse high-voltage discharges, characterized in that contains a pipeline for supplying liquid from a container to a pump for recirculation; the opposite end of the electrode is connected to a gas source, while the electrodes are installed with the possibility of moving towards each other. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что содержит систему автоматического регулирования необходимого зазора в зависимости от диэлектрической проницаемости обрабатываемого вещества и частоты короткоимпульсных электрических разрядов.7. The device according to claim 6, characterized in that it contains a system for automatically regulating the required gap depending on the dielectric constant of the processed substance and the frequency of short-pulse electrical discharges.
RU2022108561A 2022-03-29 Method for electrodynamic processing of viscous liquids, emulsions, suspensions and device for its implementation RU2796856C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2796856C1 true RU2796856C1 (en) 2023-05-29

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU226875U1 (en) * 2023-11-22 2024-06-26 Общество с ограниченной ответственностью "Производственная компания РИТМ" Device for regulating the gap between electrodes in the discharge chamber of an electrohydrodynamic device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2436647C1 (en) * 2010-06-22 2011-12-20 Анатолий Яковлевич Картелев Method and device to develop high and ultrahigh pressures in liquid
US9528050B2 (en) * 2012-11-09 2016-12-27 Lazarus Saidakovsky Treatment process and apparatus for reducing high viscosity in petroleum products, derivatives, and hydrocarbon emulsions and the like

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2436647C1 (en) * 2010-06-22 2011-12-20 Анатолий Яковлевич Картелев Method and device to develop high and ultrahigh pressures in liquid
US9528050B2 (en) * 2012-11-09 2016-12-27 Lazarus Saidakovsky Treatment process and apparatus for reducing high viscosity in petroleum products, derivatives, and hydrocarbon emulsions and the like
US9752082B2 (en) * 2012-11-09 2017-09-05 1861244 Ontario Inc Treatment process and apparatus for reducing high viscosity in petroleum products, derivatives, and hydrocarbon emulsions, and the like

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU226875U1 (en) * 2023-11-22 2024-06-26 Общество с ограниченной ответственностью "Производственная компания РИТМ" Device for regulating the gap between electrodes in the discharge chamber of an electrohydrodynamic device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5492654A (en) Method of obtaining free disperse system and device for effecting same
CA2581482C (en) Multi fluid injection mixer
GB708355A (en) Process and apparatus for dispersing or dissolving a substance in a liquid
RU2796856C1 (en) Method for electrodynamic processing of viscous liquids, emulsions, suspensions and device for its implementation
RU2010134017A (en) METHOD AND DEVICE FOR SEPARATION OF MULTI-PHASE FLUIDS AND THEIR APPLICATION
US20150291456A1 (en) Electric field induced separation of components in an emulsion
US2527689A (en) Apparatus for mixing
WO2008107673A1 (en) A method of separating an oil phase and an aqueous phase
RU2272128C1 (en) Formation fluid treatment method
RU2456052C2 (en) Method and device for separation of oil-water mixes
RU2007130763A (en) METHOD AND DEVICE FOR COLD DESCRIPTION, ACTIVATION AND PURIFICATION OF WATER FROM ANY NATURAL SOURCE
WO2011016752A1 (en) Hydrodynamic disperser
WO2009041854A1 (en) Fluid media heat-mass-and-energy exchange method and device for carrying out said method
RU2746392C1 (en) Microreactor-mixer with counter swirling flows
RU1789291C (en) Hydrocyclone
Kuimov Theoretical and experimental investigation of cavitation number limits
RU2063562C1 (en) Hydrodynamic radiator
RU2740451C1 (en) Cavitation liquid degasser
RU2618828C1 (en) Acoustic mixer nozzle
SU1326312A1 (en) Apparatus for degassing liquid
SU1717167A1 (en) Electrocoalescence apparatus for water/oil emulsions
RU2703515C1 (en) Device for plasma-chemical hydrocracking of heavy hydrocarbons
BR112019026876A2 (en) device to create a parametric resonance of energies in the atoms of chemical elements in a substance and its method
SU1256809A1 (en) Apparatus for generating acoustic vibrations in flowing liquid media
RU2303690C2 (en) Device for magneto-hydroimpulsive well treatment (variants)