RU82137U1

RU82137U1 - HYDRODYNAMIC THERMOELECTRIC INSTALLATION FOR MIXING LIQUID MEDIA

Info

Publication number: RU82137U1
Application number: RU2009104059/22U
Authority: RU
Inventors: Георгий Константинович Манастырлы; А Б Аль-Яссен Мусаб
Original assignee: Георгий Константинович Манастырлы; А Б Аль-Яссен Мусаб
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2009-04-20

Abstract

1. Гидродинамическая термоэлектрическая установка смешения жидких сред, выполненная в виде диспергатора, снабженного диспергирующими элементами, отличающаяся тем, что внешняя поверхность корпуса диспергатора выполнена в виде многогранника, на плоских гранях которого смонтированы термоэлектрические батареи, к диспергатору подключены ускорители подачи компонентов смеси, выполненные в виде гидроциклонов, внутри корпуса диспергатора размещен турбулентный резонатор, выполненный в виде Архимедовой спирали, после турбулентного резонатора в корпусе диспергатора установлены конусный ускоритель, выполненный в виде ступенчатого конуса и сопло, в верхней части диспергатора расположено тормозное регулируемое устройство, отражатель которого выполнен в виде вогнутой криволинейной сферической поверхности, на котором установлены звуковые резонансно настроенные пластины, с образованием регулируемой кавитационной камеры между отражателем и соплом, выходные отверстия которого выполнены в виде щелей. ! 2. Гидродинамическая термоэлектрическая установка по п.1, отличающаяся тем, что турбулентный резонатор установлен в корпусе диспергатора с зазором. ! 3. Гидродинамическая термоэлектрическая установка по п.1, отличающаяся тем, что резонансные пластины консольно закреплены на отражателе тормозного регулируемого устройства с возможностью перемещения острием к соплу. ! 4. Гидродинамическая термоэлектрическая установка по п.1, отличающаяся тем, что резонансные пластины установлены с возможностью настройки на диапазон частот от 1 до 365 кГц. ! 5. Гидродинамическая термоэлектрическая установка по п.1, отличающаяся тем, что1. Hydrodynamic thermoelectric installation for mixing liquid media, made in the form of a dispersant, equipped with dispersing elements, characterized in that the outer surface of the housing of the dispersant is made in the form of a polyhedron, on the flat faces of which thermoelectric batteries are mounted, accelerators for supplying the mixture components made in the form are connected to the dispersant hydrocyclones, a turbulent resonator placed in the form of an Archimedean spiral is placed inside the dispersant body after a turbulent resonance In the disperser case, a cone accelerator, made in the form of a stepped cone and a nozzle, is installed; in the upper part of the dispersant there is a brake adjustable device, the reflector of which is made in the form of a concave curved spherical surface on which sound resonant tuned plates are mounted, with the formation of an adjustable cavitation chamber between the reflector and a nozzle, the outlet openings of which are made in the form of slots. ! 2. The hydrodynamic thermoelectric installation according to claim 1, characterized in that the turbulent resonator is installed in the dispersant housing with a gap. ! 3. The hydrodynamic thermoelectric installation according to claim 1, characterized in that the resonant plates are cantileverly mounted on the reflector of the adjustable brake device with the ability to move the tip to the nozzle. ! 4. The hydrodynamic thermoelectric installation according to claim 1, characterized in that the resonance plates are installed with the possibility of tuning to the frequency range from 1 to 365 kHz. ! 5. The hydrodynamic thermoelectric installation according to claim 1, characterized in that

Description

Полезная модель относится к области получения гомогенных дисперсных систем с жидкой средой посредством единовременного нагрева и гидродинамической кавитации и может быть использовано для получения эмульсий с заданной концентрацией компонентов, например водотопливных.The utility model relates to the field of obtaining homogeneous disperse systems with a liquid medium by means of simultaneous heating and hydrodynamic cavitation and can be used to obtain emulsions with a given concentration of components, for example, water-fuel ones.

Широкое распространение в промышленности для получения водотопливных эмульсии получили устройства, преобразующие часть энергии струи жидкости в энергию акустических волн. Для получения высокодисперсной эмульсии необходимо создание в обрабатываемой жидкости упругих звуковых волн с регулярным образованием кавитационных пузырьков в полупериоде разряжения и их схлопыванием в полупериоде сжатия.Devices that convert part of the energy of a liquid jet into the energy of acoustic waves are widely used in industry for the production of water-fuel emulsions. To obtain a finely dispersed emulsion, it is necessary to create elastic sound waves in the liquid being processed with regular formation of cavitation bubbles in the half-period of rarefaction and their collapse in the half-period of compression.

Известны различные гидродинамические эмульгаторы, например А.С. СССР №169907, 1998 г., А.С. СССР 1000089, 1983 г, А.С. 1011112.Various hydrodynamic emulsifiers are known, for example A.S. USSR No. 169907, 1998, A.S. USSR 1000089, 1983, A.S. 1011112.

Указанные устройства включают средства для создания звукового поля различной частоты.These devices include means for creating a sound field of different frequencies.

Недостатком указанных устройств является невозможность введения в жидкость акустических колебаний необходимой частоты, давления и акустической мощности и как следствие невозможность образования высокодисперсной эмульсии.The disadvantage of these devices is the impossibility of introducing into the liquid acoustic vibrations of the required frequency, pressure and acoustic power and, as a consequence, the impossibility of the formation of a highly dispersed emulsion.

Наиболее близким по технической сущности к разработанной полезной модели является гидродинамическое устройство для диспергирования жидкого топлива с водой, выполненное в виде проточного статического диспергатора, в котором происходит образование множества новых поверхностей раздела фаз жидких потоков топлива и воды и их рекомбинирования в осевом и радиальном направлении с помощью специальных диспергирующих элементов, представляющих собой дисковые диафрагмы с отверстиями, закрепленные на штоке относительно друг друга под углом 30 градусов, и торцевые поверхности. Отверстия в дисковых диафрагмах выполнены с сужающимися и расширяющимися участками со стороны входа и выхода жидких потоков, а между диафрагмами установлены ограничительные вставки, снабженные двумя закручивающими поток пластинками. Патент RU 2245898, опубликован 2005.02.10.The closest in technical essence to the developed utility model is a hydrodynamic device for dispersing liquid fuel with water, made in the form of a flowing static dispersant, in which many new interfaces are formed between the phases of the liquid flows of fuel and water and they are recombined in the axial and radial directions using special dispersing elements, which are disk diaphragms with holes fixed to the rod relative to each other at an angle of 30 g radises, and end surfaces. The holes in the disk diaphragms are made with tapering and expanding sections on the inlet and outlet sides of the liquid flows, and restriction inserts are provided between the diaphragms, equipped with two plates twisting the stream. Patent RU 2245898, published 2005.02.10.

Задачей полезной модели является создание эффективной установки диспергирования и гомогенизации жидких сред.The objective of the utility model is to create an effective installation for dispersing and homogenizing liquid media.

Технический результат заключается в повышении устойчивости и длительной нерасслаиваемости эмульсий, например водотопливных.The technical result is to increase the stability and long immiscibility of emulsions, for example, water-fuel.

Энергетическая эффективность гидродинамической термоэлектрической установки заключается в том, что для приготовления многокомпонентной жидкой среды на единицу готовой продукции требуется в шесть раз меньше энергии по сравнению с аналогичными установками.The energy efficiency of a hydrodynamic thermoelectric plant is that for the preparation of a multicomponent liquid medium per unit of finished product, six times less energy is required in comparison with similar plants.

Задача, на которую направлено создание полезной модели, решается тем, что внешняя поверхность корпуса диспергатора выполнена в виде многогранника, к диспергатору подключены ускорители подачи компонентов смеси, выполненные в виде гидроциклонов. Внутри корпуса диспергатора размещен турбулентный резонатор, выполненный в виде Архимедовой спирали, обеспечивающей предварительное смешение и турбулизацию поступающей в установку многокомпонентной смеси. Наличие зазора (1.2 мм) между турбулентным резонатором и корпусом 8 обеспечивает теплоотдачу обрабатываемой смеси с внутренней поверхности корпуса 8 до 50 Вт/см², нагревая компоненты смеси от 60°С до 80°С. После турбулентного резонатора в корпусе диспергатора установлен конусный ускоритель, выполненный в виде ступенчатого конуса с углом не менее 60°, сопло, тормозное регулируемое устройство с отражателем, выполненным в виде сферы, на котором установлены звуковые резонансно настроенные пластины с элементами крепления, консольно закрепленные с возможностью перемещения острием к соплу. Выходные отверстия сопла выполнены в виде щелей. Тормозное регулируемое устройство, расположенное в верхней части диспергатора с пластинами, и сопло образуют регулируемую кавитационную камеру.The task that the creation of a utility model is aimed at is solved by the fact that the outer surface of the dispersant body is made in the form of a polyhedron, accelerators for supplying the mixture components made in the form of hydrocyclones are connected to the dispersant. A turbulent resonator placed in the form of an Archimedean spiral, which provides preliminary mixing and turbulization of the multicomponent mixture entering the unit, is located inside the dispersant body. The presence of a gap (1.2 mm) between the turbulent resonator and the housing 8 provides heat transfer to the processed mixture from the inner surface of the housing 8 to 50 W / cm ² , heating the components of the mixture from 60 ° C to 80 ° C. After the turbulent resonator, a cone accelerator, made in the form of a step cone with an angle of at least 60 °, a nozzle, an adjustable brake device with a reflector made in the form of a sphere, on which sound resonant tuned plates with fastening elements are mounted, are cantilevered moving the tip to the nozzle. The nozzle exit openings are made in the form of slots. An adjustable brake device located at the top of the plate dispersant and a nozzle form an adjustable cavitation chamber.

На наружной поверхности многогранного корпуса установки смонтированы термоэлектрические батареи для нагрева многокомпонентных смесей до заданных температур.Thermoelectric batteries are mounted on the outer surface of the multi-faceted enclosure for heating multicomponent mixtures to preset temperatures.

На фиг.1 представлена гидродинамическая термоэлектрическая установка для смешения жидких сред, где 1 - диспергатор; 2, 6 - насосы; 3, 5, 20 - инжекционные патрубки; 4 - гидроциклон; 8 - турбулентный резонатор; 9 - термоэлектрические батареи; 10 - прижимная планка; 11 - изоляция; 12 - конусный ускоритель; 13 - сопло; 14 - резонансная пластина; 15 - регулируемое сферическое тормозное устройство; 16 - упоры регуляторов; 17 - выходной патрубок; 18 - насос; 19 - насос;Figure 1 shows the hydrodynamic thermoelectric installation for mixing liquid media, where 1 is a dispersant; 2, 6 - pumps; 3, 5, 20 - injection nozzles; 4 - hydrocyclone; 8 - turbulent resonator; 9 - thermoelectric batteries; 10 - clamping bar; 11 - isolation; 12 - cone accelerator; 13 - nozzle; 14 - resonance plate; 15 - adjustable spherical brake device; 16 - stops regulators; 17 - outlet pipe; 18 - pump; 19 - pump;

На наружной поверхности многогранного корпуса диспергатора 1 термоэлектрической гидродинамической установки смонтированы термоэлектрические батареи 9, которые обеспечивают единовременный равномерный нагрев многокомпонентной смеси в заданном диапазоне температур с тепловой нагрузкой 10-50 Thermoelectric batteries 9 are mounted on the outer surface of the multi-faceted housing of the dispersant 1 of the thermoelectric hydrodynamic installation, which provide simultaneous uniform heating of the multicomponent mixture in a given temperature range with a heat load of 10-50

Вт/см² вдоль продольной оси корпуса по направлению движения смеси от гидроциклона 4 к выходному патрубку 17 на прямотоке.W / cm ² along the longitudinal axis of the housing in the direction of movement of the mixture from the hydrocyclone 4 to the outlet pipe 17 in the forward flow.

Гидродинамическая термоэлектрическая установка смешения и реновации жидких сред включает инжекционные патрубки 3, 5, 20, соединенные с боковой стороной гидроциклона 4, который обеспечивает ускорение движения компонентов смеси.Hydrodynamic thermoelectric installation for mixing and renovation of liquid media includes injection nozzles 3, 5, 20 connected to the side of the hydrocyclone 4, which accelerates the movement of the components of the mixture.

Торцевая сторона гидроциклона 4 соединена с цилиндрической частью корпуса диспергатора 1 установки. Внутри корпуса жестко установлен турбулентный резонатор 8, выполненный в виде Архимедовой спирали, обеспечивающей предварительное смешение и турбулизацию поступающей в установку многокомпонентной смеси. Наличие зазора (1.2 мм) между турбулентным резонатором и корпусом диспергатора обеспечивает теплоотдачу обрабатываемой смеси с внутренней поверхности корпуса 8 до 50 Вт/см², нагревая компоненты смеси от 60°С до 80°С. После турбулентного резонатора 8 установлен конусный ускоритель 12, сопло 13, звуковые резонансно настроенные пластины 14 с элементами крепления, консольно закрепленные с возможностью перемещения острием к соплу 13. Выходные отверстия сопла 13 выполнены в виде щелей. Тормозное регулируемое устройство 15 выполнено в виде вогнутой криволинейной сферической поверхности.The end side of the hydrocyclone 4 is connected to the cylindrical part of the housing of the dispersant 1 of the installation. A turbulent resonator 8, rigidly mounted inside the casing, is made in the form of an Archimedean spiral that provides preliminary mixing and turbulization of a multicomponent mixture entering the installation. The presence of a gap (1.2 mm) between the turbulent resonator and the dispersant body ensures heat transfer of the treated mixture from the inner surface of the body 8 to 50 W / cm ² , heating the components of the mixture from 60 ° C to 80 ° C. After the turbulent resonator 8, a cone accelerator 12, a nozzle 13, sound resonant tuned plates 14 with fastening elements, cantileverly mounted with the possibility of moving the tip to the nozzle 13, are installed. The outlet openings of the nozzle 13 are made in the form of slots. The adjustable brake device 15 is made in the form of a concave curved spherical surface.

В зоне перехода отверстия в длинные стороны щелей профили продольного сечения сопла имеют форму выпуклых и криволинейных поверхностей. Пластины 14 установлены с возможностью настройки на диапазон частот от 1-365 кГц. Тормозное устройство 15 установлено с образованием зазора между тормозным устройством 15 и корпусом диспергатора 1.In the transition zone of the hole in the long sides of the slots, the profiles of the longitudinal section of the nozzle are in the form of convex and curved surfaces. Plates 14 are installed with the possibility of tuning to the frequency range from 1-365 kHz. The brake device 15 is installed with the formation of a gap between the brake device 15 and the housing of the dispersant 1.

Посредством насосов 2, 6, 18 компоненты смеси подаются в циклон 4, где происходит их смешение. Смесь, выходящая из циклона 4 является грубодисперсной. Из циклона 4 грубодисперсная смесь под давлением, создаваемым насосами 2, 6, 18 поступает в корпус 8 установки, где происходит единовременный нагрев смеси в диапазоне температур от 60°С до 80°С вдоль продольной оси корпуса 8 посредством смонтированных на наружной поверхности многогранного корпуса термоэлектрических батарей 9. Смесь, нагреваясь, двигается прямотоком к выходному патрубку 17.By means of pumps 2, 6, 18, the components of the mixture are fed into cyclone 4, where they are mixed. The mixture leaving cyclone 4 is coarse. From cyclone 4, the coarse-dispersed mixture under pressure created by pumps 2, 6, 18 enters the unit body 8, where the mixture is heated simultaneously in the temperature range from 60 ° C to 80 ° C along the longitudinal axis of the body 8 by means of thermoelectric mounted on the outer surface of the polyhedral body batteries 9. The mixture, heating, moves forward flow to the outlet pipe 17.

Турбулентный резонатор 8, установленный внутри корпуса диспергатора 1 обеспечивает ускорение, турбулизацию и нагрев многокомпонентной смеси. После турбулентного резонатора 8 установлен конусный ускоритель 12, который обеспечивает увеличение кинетической энергии и дополнительное скручивание потока многокомпонентной смеси.A turbulent resonator 8 mounted inside the housing of the dispersant 1 provides acceleration, turbulization and heating of the multicomponent mixture. After the turbulent resonator 8, a cone accelerator 12 is installed, which provides an increase in kinetic energy and additional twisting of the flow of the multicomponent mixture.

После дополнительного скручивания поток многокомпонентной смеси попадает в сопло 13.After additional twisting, the flow of the multicomponent mixture enters the nozzle 13.

На регулируемом по высоте отражателе тормозного регулируемого устройства 15 установлены сменные резонансно настроенные пластины 14. Выходные отверстия сопла выполнены в виде щели. При нагнетании потока многокомпонентной смеси на острый срез резонансных пластин 14 в зоне гидродинамической кавитации в резонансной пластине 14 возбуждаются колебания, передающиеся в кавитационную камеру, образованную между соплом и резонансно настроенными пластинами 14.On a height-adjustable reflector of a brake adjustable device 15, replaceable resonantly tuned plates 14 are installed. The nozzle exit openings are made in the form of a gap. When the flow of the multicomponent mixture is injected into a sharp cut of the resonance plates 14 in the hydrodynamic cavitation zone in the resonance plate 14, vibrations are transmitted to the cavitation chamber formed between the nozzle and the resonantly tuned plates 14.

Настроенная резонансная пластина 14 в резонансе с колебаниями потока в смеси компонентов обеспечивает интенсивные акустический колебания ультразвуковой частоты от 1-365 кГц.The tuned resonance plate 14 in resonance with flow fluctuations in the mixture of components provides intense acoustic vibrations of the ultrasonic frequency from 1-365 kHz.

Акустические колебания ультразвуковой частоты обеспечивают измельчение частиц компонентов смеси.Acoustic vibrations of ultrasonic frequency provide grinding particles of the components of the mixture.

Многокомпонентной смесью может быть смесь углеводородного топлива (мазута, прямогонного бензина, дизельного топлива, воды, спиртов и цитановых масел).A multicomponent mixture may be a mixture of hydrocarbon fuel (fuel oil, straight-run gasoline, diesel fuel, water, alcohols, and cyan oils).

Обрабатываемая многокомпонентная смесь в термоэлектрической установке смешения и реновации позволяет достигнуть высокой устойчивости и длительной нерасслаиваемости смеси, а также высокохимической инертности смеси при последующим хранении и контакте с металлическими поверхностями. Единовременная тепловая обработка, воздействие гидродинамической кавитации и звуковых (низкочастотных и высокочастотных) полей на смесь компонентов углеводородного топлива, бензиновых, керосиновых, дизельных фракций, воды, спиртов, цитановых масел обеспечивает разрыв углеводородных цепочек и образование свободных радикалов ОН и Н воды, в результате чего свободные радикалы ОН и Н воды и разорванные углеводородные цепочки образуют устойчивые ассоциаты водотопливных эмульсий.The processed multicomponent mixture in a thermoelectric mixing and renovation installation allows to achieve high stability and long indissolubility of the mixture, as well as high chemical inertness of the mixture during subsequent storage and contact with metal surfaces. The simultaneous heat treatment, the effect of hydrodynamic cavitation and sound (low-frequency and high-frequency) fields on a mixture of hydrocarbon fuel components, gasoline, kerosene, diesel fractions, water, alcohols, and cyan oils ensures the breaking of hydrocarbon chains and the formation of free radicals of OH and H water, resulting in free OH and H radicals of water and broken hydrocarbon chains form stable associates of water-fuel emulsions.

Ниже приведены характеристики разработанной установки для производства водотопливной эмульсии с содержанием 15 масс % воды.Below are the characteristics of the developed installation for the production of water-fuel emulsion with a content of 15 wt% water.

Производительность по топливу составляет 16 м³\час.Fuel productivity is 16 m ³ \ hour.

Стабильность до начала расслоения, 365 суток.Stability until delamination, 365 days.

Удельные энергозатраты на диспергирование 1,5 кВт\м³ The specific energy consumption for the dispersion of 1.5 kW \ m ³

Индукционный период 1200 мин.Induction period 1200 min.

Claims

1. Hydrodynamic thermoelectric installation for mixing liquid media, made in the form of a dispersant, equipped with dispersing elements, characterized in that the outer surface of the housing of the dispersant is made in the form of a polyhedron, on the flat faces of which thermoelectric batteries are mounted, accelerators for supplying the mixture components made in the form are connected to the dispersant hydrocyclones, a turbulent resonator placed in the form of an Archimedean spiral is placed inside the dispersant body after a turbulent resonance In the disperser case, a cone accelerator, made in the form of a stepped cone and a nozzle, is installed; in the upper part of the dispersant there is a brake adjustable device, the reflector of which is made in the form of a concave curved spherical surface on which sound resonant tuned plates are mounted, with the formation of an adjustable cavitation chamber between the reflector and a nozzle, the outlet openings of which are made in the form of slots.

2. The hydrodynamic thermoelectric installation according to claim 1, characterized in that the turbulent resonator is installed in the dispersant housing with a gap.

3. The hydrodynamic thermoelectric installation according to claim 1, characterized in that the resonant plates are cantileverly mounted on the reflector of the adjustable brake device with the ability to move the tip to the nozzle.

4. The hydrodynamic thermoelectric installation according to claim 1, characterized in that the resonance plates are installed with the possibility of tuning to the frequency range from 1 to 365 kHz.

5. The hydrodynamic thermoelectric installation according to claim 1, characterized in that in the zone of transition of the hole to the long sides of the slots, the profiles of the longitudinal section of the nozzle are in the form of convex and curved surfaces.