RU38300U1

RU38300U1 - Перемешивающее устройство

Info

Publication number: RU38300U1
Application number: RU2004105235/20U
Authority: RU
Inventors: Д.Я. Носырев (RU); Д.Я. Носырев; Е.А. Скачкова (RU); Е.А. Скачкова; А.Д. Росляков (RU); А.Д. Росляков
Original assignee: Самарская государственная академия путей сообщения
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2004-06-10

Description

ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области ползд1ения однородных смесей различных сред, в частности может быть использовано для получения многокомпонентных смесей газов и однородных эмульсий жидкостей в энергетических установках и аппаратах химической технологии.

Известен эжекторный смеситель газов, содержащий приемную камеру с соплом питания, сообщенную с камерой смещения и диффузором, имеющую радиальный канал подсоса с перекрывающим его входное сечение регулирующим элементом и регулятор давления газа перед соплом питания, причем канал подсоса выполнен в виде калиброванного отверстия, а перекрывающий его элемент выполнен в виде съемной заглушки, при этом в стенке приемной камеры выполнены дополнительные радиальные калиброванные отверстия, снабженные заглушками (Патент РФ № 2075339 Эжекторный смеситель газов /Жуков Б.П., Кожухов И.В. и др. - Опубл.20.03.97, БИ № 8).

Недостатком этого устройства является низкая эффективность перемешивания сред, сложная конструкция, а также значительные энергозатраты.

Известно также перемешивающее устройство., {(СОЙррЭ Щ еп

напорный трубопровод и стаканообразный корпус с отверстиями, причем корпус установлен на конце напорного трубопровода с возможностью врашения и состоит из двух стаканообразных частей, обращенных открытыми сторонами дрзт к другу, образуя одну полость, а отверстия, выполненные на цилиндрических элементах корпуса тангенциально к их внутренним поверхностям, имеют различное направление (Патент РФ

МПК: 7В OIF 5/00

..- ..-..-.-

№ 2143945 Перемешивающее устройство /Горшков Г.М., Горшков М.Г. Опубл. 10.01.2000, БИПМ№ 1).

Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатком этого устройства также является низкая эффективность перемешивания сред, достаточно сложная конструкция, а также невозможность получения многокомпонентных смесей.

Техническим результатом является получение однородной многокомпонентной смеси газов или однородных эмульсий жидкостей с одновременным упроп1;ением конструкции и сокращением энергозатрат.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом перемешиваюшем устройстве, содержашем напорные трубопроводы и разъемный корпус с отверстиями, корпус выполнен многогранным, по оси корпуса выполнена цилиндрическая камера закручивания, образованная внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, торцом корпуса и крышкой, которая закреплена на корпусе, при этом на гранях корпуса выполнены не менее двух групп тангенциально расположенных отверстий, которые соединены с напорными патрубками, группы отверстий расположены в плоскостях параллельных оси цилиндрической камеры закручивания и смещены по высоте на половину шага, причем тангенциальные отверстия в группах выполнены по разные стороны от оси камеры смещения и создают противоположно направленную закрутку, а отводящий трубопровод устройства выполнен в виде выходного сопла и установлен в торцевой стенке корпуса. Корпус перемешивающего устройства выполнен с количеством граней пропорциональным количеству перемешиваемых компонентов, при этом коэффициент пропорциональности больше или равен двум, что упрощает конструкцию устройства, а отношения диаметров отверстий смешиваемых компонентов выполнено пропорционально корню квадратному из отношения расходов, причем коэффициент пропорциональности принимается в диапазоне 0,5 2,5. По высоте камеры смешивания выполнено не менее двух ступеней смешения с группами чередуюпщхся тангенциально расположенных отверстий, а чередуюш:иеся отверстия в соседних ступенях смешения выполнены зеркально расположенными.

Выполнение перемешиваюш:его устройства в виде многогранного корпуса с цилиндрической камерой закручивания, группами чередуюп1:ихся тангенциально расположенных отверстий на гранях корпуса, соединенных патрубками с напорными трубопроводами, а также выполнение нескольких ступеней смешения позволяет достичь технического результата, заключаюпхегося в однородной многокомпонентной смеси газов или однородной эмульсии жидкостей с одновременным сокращением энергозатрат, за счет интенсивного гидродинамического перемешивания потоков в закрученной системе, под действием сдвиговых напряжений и объемных сил инерции,.

На фиг. 1 приведен обш:ий вид перемешивающего устройства, на фиг. 2 - разрез перемешивающего устройства по А-А на фиг. 1, а на фиг. 3 - разрез перемешивающего устройства по Б-Б на фиг.1.

Перемешивающее устройство содержит корпус 1 с камерой закрз ивания 2, отводящее выходное сопло 3, тангенциально расположенные отверстия для подачи, например топлива 4 и воды 5, соединенные патрубками 6 и 7 с напорным трубопроводам 8 и 9. Корпус 1 выполнен многогранным разъемным и закрыт с торца крышкой 10. Камера закручивания 2 образована внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 1, торцевой стенкой корпуса и крышкой 10.

Корпус 1 выполнен многогранным, на гранях корпуса выполнено не менее двух групп чередующихся тангенциально расположенных групп отверстий для подачи топлива 4 и воды 5, причем тангенциальные отверстия 4 и 5, расположенные в плоскостях параллельных оси камеры закрз ивания, по высоте смещены на полшага и выполнены по разные

.i

стороны от оси камеры закручивания, а размеры отверстий 4 и 5 выбираются из условия обеспечения наибольшей эффективности перемешивания компонентов, при этом отношение диаметров отверстий смешиваюших компонентов выполнено пропорционально корню квадратному из отношения расходов, причем коэффициент пропорциональности принимается в диапазоне 0,5 - 2,5.

По высоте камеры перемешивающего устройства выполняется не менее двух ступеней смешивания с группами чередующихся тангенциально расположенных отверстий 4 и 5.

Перемешивающие устройство работает следующим образом. Перемешиваемые среды, например топливо по тангенциальным отверстиям 4 и вода по тангенциальным отверстиям 5 поступают в камеру закручивания 2 и образуют систему чередующихся закрз енных струй, направленных навстречу друг другу. В области контакта закрученных струи возникают большие градиенты скоростей, обеспечивающие интенсивное перемешивание потоков.

При этом на цилиндрической поверхности камеры закручивания потоки топлива и воды чередуются по высоте в каждой ступени смешения в пределах групп отверстий и налагаются друг на друга, образуя единый закрз енный поток, что увеличивает расход перемешиваемых жидкостей. По высоте камеры закручивания потоки дополнительно перемешиваются и на выходе из камеры закручивания в сопле 3, установленном в торцевой стенкекорпуса 1, получается однородный предварительно

перемешанный поток водотопливной эмульсии. При перемешивании более двух компонентов различных сред корпус выполняют с количеством граней пропорциональным количеству перемешиваемых компонентов, при этом коэффициент пропорциональности больше или равен двум. С целью дальнейшей интенсификации процесса перемешивания потоков, чередующиеся тангенциально расположенные отверстия 4 и 5 создают

противоположно направленную закрутку в соседних стзшенях смешивания. В результате за счет возникновения градиентов скоростей и сдвиговых сил в закрученных потоках первой и второй ступени происходит интенсивное перемешивание, а при взаимодействии первого и второго закрученного потока суммарный перемешанный поток тормозится и в выходном сопле 3 приобретает осевое направление.

Такое выполнение перемешиваюш;его устройства позволяет пол)ить однородную многокомпонентную смесь.

Предлагаемая конструкция позволяет повысить степень однородности многокомпонентных смесей газов и эмульсий, снизить габариты и энергозатраты, повысить на 3-8% экономичность энергетических установок.

Заявитель:

Проректор

по научной работе

Е.М. Тарасов

)3; (

Claims

1. Перемешивающее устройство, содержащее напорные трубопроводы и разъемный корпус с отверстиями, отличающееся тем, что корпус выполнен многогранным, по оси корпуса выполнена цилиндрическая камера закручивания, образованная внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, торцом корпуса и крышкой, которая закреплена на корпусе, при этом на гранях корпуса выполнены не менее двух групп тангенциально расположенных отверстий, которые соединены с напорными патрубками, а отводящий трубопровод выполнен в виде выходного сопла и установлен в торцевой стенке камеры, группы отверстий расположены в плоскостях, параллельных оси цилиндрической камеры закручивания, и смещены по высоте на половину шага, причем тангенциальные отверстия в группах выполнены по разные стороны от оси камеры смешения.

2. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен с количеством граней, пропорциональным количеству перемешиваемых компонентов, при этом коэффициент пропорциональности больше или равен двум.

3. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение диаметров отверстий выполнено пропорционально корню квадратному из отношения расхода, причем коэффициент пропорциональности изменения в диапазоне 0,5-2,5.

4. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что по высоте камеры смешивания выполнено не менее двух ступеней смешения с группами чередующихся тангенциально расположенных отверстий.

5. Перемешивающее устройство по пп.1 и 4, отличающееся тем, что чередующиеся тангенциально расположенные отверстия в соседних ступенях смешения выполнены зеркально расположенными.