SU1502064A1 - Способ диспергировани жидкостей в потоке и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике приготовлени  монодисперсных систем и может найти применение в различных отрасл х промышленности. Оно обеспечивает повышение качества при приготовлении водотопливных эмульсий. Способ диспергировани  жидкостей в потоке заключаетс  в том, что диспергируемый компонент перегревают относительно температуры насыщени  и ввод т в виде пленки при пониженном давлении в поток топлива. Полученную смесь раздел ют на потоки, каждый из которых обрабатывают путем изменени  давлени  до избыточного, например, пропуска  поток через отверсти  или щели. При этом от начала до конца процесса диспергировани  увеличивают частоту изменени  давлений, а амплитуду уменьшают. Устройство дл  диспергировани  жидкостей в потоке содержит корпус 5, в котором соосно на приводном валу 6 установлены диск с перфорированными на 2/3 длины лопатками 8 и обечайкой 9 и вихрева  крыльчатка 14. Обечайка 9 имеет перфорированные выступы 10. Перфораци  лопаток и выступов выполнена с одинаковым шагом в шахматном пор дке. Диск закреплен с помощью гайки-фиксатора 13. Соосно гайке закреплен патрубок 3 ввода диспергируемого компонента. Оконечность патрубка имеет форму расшир ющегос  конуса 4 с углом раскрыти  45°. Поверхность гайки-фиксатора, обращенна  к патрубку 3, выполнена конической с углом 60° и рифленой. Дл  создани  устойчивого вакуума крыльчатка 14 установлена за диском 7 по ходу потока. 2 с.п.ф-лы, 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

17

(Л

ел

о |С

о

начала до конца процесса диспергировани  увеличивают частоту изменени  давлений, а амплитуду уменьшают. Устройство дл  диспергировани  жидкостей в потоке содержит корпус 5, в котором соосно на приводном валу 6 установлены диск с перфорированными на 2/3 длины лопатками 8 и обечайкой 9 и вихрева  крыльчатка 14. Обечайка 9 имеет перфорированные выступы. Перфораци  лопаток и выступов выполнена с одинаковым шагом в шахматном пор дке.

Диск закреплен с помощью гайки-фиксатора 13. Соосно с гайкой закреплен патру бок 3 ввода диспергируемого компонента. Оконечность патрубка имеет форму расшир ющегос  конуса 4 с углом раскрыти  45°. Поверхность гайки-фиксатора, обращенна  к патрубку 3, выполнена конической с углом 60 и рифленой. Дл  создани  устойчивого вакуума крыльчатка 14 установлена за

диском 7 по ходу потока. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относитс  к области создани  монодисперсных систем в потоке плохо- растворимых и нерастворимых или несме1ии- ваюшихс  жидкостей, например высоков зких т желых топлив с более легкими, обводненными или загр зненными, нефтеостаг- ками, токсичными или нефтесодержашими водами, и может быть использовано в судовой и стационарной энергетике, химической , строительной, нефтедобывающей и перерабатывающей , пищевой промышленности и т. д.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества при приготовлении водотопливных эмульсий.

На фиг. 1 показано устройство дл  диспергировани , разрез; на фиг. 2 вид / на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез 15 - Б па фиг. 2; на фиг. 4 |-рафик изменени  давлени .

Устройство дл  диспергировани  жид- KocTei; в потоке содержит патрубок 1 подвода топлива, клапан 2 ввода диспергируемой (|)азы (компонента) и патрубок 3 ввода диспергируемой фазы, оконечность которого вьшолнена в виде расшир ющегос  конуса 4 с углом 45. В корпусе 5 уста- HOB. iepi па приводном валу 6 вращаюпшйс  диск 7, который имеет лопатки 8 и обечайку 9, представл юп1ий собой центробежную кр1 1льчатку. Лопатки 8 перфорированы по периферии на 2/3 их длины дл  сохранени  насосного свойства. Обечайка 9 имеет па вне111ней поверхности выступы 10 с отверсти ми 11. Отверсти  12 и 11 лопаток и обечайки выполнены сужающимис  походу потока. Перфораци  лопаток и выступов обечайки выполнена в 1пахматном пор дке, а продольный и поперечный njarn равны между собой. Начало каждого выступа 10 совмещено с концом лопатки 8. Перфорированные выступы обечайки расположены таким образом по нескольким причинам: целесообразность фиксации и технологичность изготовлени  зоны малых давлений, что благопри тно вли ет на выход потока топлива, резкий срыв струи в сторону высоких давлений, т. е. туда, где расположен

0

5

неперфорированный участок обечайки, создает зону повышенных давлений и турбули- зации потока у набегающей поверхности лопатки 8.

Перфорированные выступы и неперфори- ровапные участки обечайки образуют nyjib пару и создают определенную частоту колебаний дисперсной системы. .Диск 7 снабжен 5 гайкой-фиксатором 13, установленной соосно с конусом 4 патрубка 3 ввода. Поверхность гайки-фиксатора выполнена конической с уг- ло.м 60° и рифленой (рифление выполнено накаткой). Парубок 3 вместе с конусом 4 имеет возможность продольного перемепхе- ни .

Углы конуса 4 и гайки-фиксатора обеспечивают ввод диспергируемого компонента в ноток в виде тонкой пленки и равномерно по объему. При этом механические примеси и асфа;|ьтосмолистые включени  беспреп тственно вход т в зазор и с помощью вращающегос  рифленого конуса гайки-фиксатора 13 размельчак;тс  и перевод тс  в .мелкодисперсное состо ние. В корпусе за диском 7 по ходу поюка установлена вихре- 0 з  крыльчатка 14 дл  создани  устойчивого вакуума.

Корпус снабжен патрубком 15 вывода, на котором установлена раздаточна  коробка 16, имеюп1а  диспергаторы 17 клапанного типа. На выходе диспергатора 17 установ- 5 лен клапан 18, регулирующий производительность .

Устройство работает следующим образом.

При включении электродвигател  начинает вращатьс  приводной вал 6 и установленные на нем центробежна  и вихрева  14 крыльчатки.

Вихрева  крыльчатка 14 создает вакуум на всасывающей стороне. За счет вакуума подсасываетс  поток топлива, например топочный мазут, через патрубок 1 подвода е топлива. Розжиг факела, например, в котле происходит на чистом топливе, что иск-тю- чает попадание воды в форсунку и на распыл во вре.м  розжига. При по влении факела осу1иествл ют подачу компонента в поток

0

юилива Компонентом могут быть легкие, обводненные и загр зненные топлива или нефтеостатки, которые тоже, как правило,  вл ютс  обводненными, а также токсичные , например нефтесодержащие, воды. Ввод компонента осуществл ют через клапан 2, патрубок 3 и зазор между конусом 4 патрубка 3 ввода и рифленым конусом гайки-фиксатора 13 тонкой пленкой и равномерно по объему потока топлива. Вводимый ком- понент, в частности вода, поступает в зазор в перегретом состо нии относительно температуры насыщени  дл  определенного вакуума и дальше в поток гоплива При сн тии перегрева и давлени  компонент переходит из жидкой фазы в газообразную, т. е. пре- образуетс  в мелкие пузырьки пара и в этом состо нии переходит в поток топлива. Содержаща с  в потоке топлива влага переходит также из жидкой фазы в газообразную и в виде пузырьков пара распредел етс  по oobtMy топлива. Два гютока: топлива и ком понента. например нефтесодержащих вод, об 1 едииив111ись, создают общий поток, который поступает в рабочую полость. Общий liOTCiK, лосгупинший в рабочую по. юсть, ()ачде., на р д отдельпы.х параллельных пигоков. К()М11Онеит, введ1-|1ный в поток и присугствующи В самом потоке топлива, 1 ереп1едп1И11 из жи.чкой фазы в газообраз- HVK.), т. е. i вило пузырьков пара, под давлением начинает конденсироватьс  и iiy пара сх.юпываютс . что приводит к i-nie большему ра.пнмьчепию компонента в обьсме кпока топ.иша. Каждый из потоков на()ли1с  .между лопатками 8, однако у лопагки 8 . тс Я наб тающаи сгорона, ко- ToptiH ис111)1тывает давление .массы, и внут

|)снп  , па к )-г()р(Я1 -/ даилениУ отсут

ci inioT Ь р .ме гого, у иабгг иющей стороны .lonai KH 8 pat по. южепа обечайка 9, i. O и(. iit |)(j).()/нас1пыи участок. Эю значит, 410 юиж. направленны на п пфоранию iR H г)и()( жиой крыльчатки под действием центробежных сил. встречает сонротивление закр11ГГ )й часги обечайки 9, чго приводит к ту)Г)улпзации потока в гпой зоне. При на .чабе ающей стороне- /юпатки 8 резко во.- расгает даи.чепие, тогда .Ччидкость устрем- ;| е 1с  копус1 ые отверсти  на другую сто)О(1у лопатки 8, где давлени  низкие, что приносим к обра.и)ванню кавитирующи.х СТ1ПЙ. Встреча сь в зоне пониженного .давлени  с топ-ливом, идущим на В1)1ход через мк рстми в (ыстунах 1() обечайки, струи : урбу.ли..)ют biTOT ноток топ.чива, причем сами дпоо  к.  и превращаютси и .мелкодиснерс- иую смесь топлива и компонента, введенного н iioroK. Р.сли регулировать нроизводитель- пг,ст1 клананом 18 па выходе устройства, жидкости, понавиние и цетробежную крыль- чатк. пе1)етека1от через нерфорацию в лопат- 8 из одного об ьема i другой и т. д. Из пент()оГ)ежной крыльчатки через перфо- paiiHio 11 выст па И) обечайки 9 поток

р 5 5 0

5

о 5 0 г

топ.чива поступает тонкими стру ми, а общий поток захватываетс  самовсасывающей вихревой крыльчаткой 14 и вновь обрабатываетс  за счет разности скоростей крыльчатки и дисперсной системы. Пульс пары создают пульсации в жидкости с частотой j n-K, где п - число оборотов вала; Л - количество пар выступ - впадина на внещней стороне обечайки.

Это сделано дл  уменьп1ени  амплитуды и увеличени  частоты колебаний давлений, примен емой в обработке дисперсной систе- Mh.i, т. е. создани  определенной частоты колебаний дисперсной системы, причем эта частота и амплитуда колебаний передаютс  тарелке клапанного диспергатора 17.

Пример. топочный 40 и 100 «В подсасывают за счет сил вакуума с давлением 0,2-0,8 кг/см. Скорость топлива 0,3 - 0,6 м/с. Температура топлива 50-80°С, при этом в зкость топлива менее .предельно допустимой дл  перекачивающих насосов. Температура воды на входе в насос 50- 1 , вода перегрета относительно температуры насыщени  при указанном давлении. Скорость жидкости в отверсти х лопаток и обечайки выще 20 м/с, что позвол ет получить кавитирующие струи, при этом уменьшаетс  размер частиц диспергируемого компонента.

Зависимость диаметра капель воды от производительности устройства  вл етс  посто нной характеристикой (при изменении производительности от 72 до 900 кг/с средний диаметр капель остаетс  практически неизменным -- 8 мкм). Слабое увеличение диа.метра капель с ростом производительности св зано с уменыиением кратности циркул ции.

Диаметр перфорации крыльчатки и обечайки (в пределах 0,1-3,5 мм) практически не вли ет на дисперсность получаемой э м л ьс и и.

Claims (7)

1.Способ диспергировани  жидкостей в потоке, включающий смещение компонентов при введении в поток диспергируемого компонента под вакуумом и обработку смеси путем изменени  давлени  до избыточного, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества при приготовлении во- дотопливных эмульсий, диспергируемый компонент перегревают относительно соответствующей температуры насыщени  и ввод т в виде тонкой пленки, общий поток смеси раздел ют на отдельные параллельные потоки , каждый из которых обрабатывают тем из.менени  давлени , при этом от начала до конца процесса диспергировани  увеличивают частоту изменени  давлений, а амп- .читуду уменьшают.

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что изменение давлени  от вакуума до избыточ1И )1Ч) выполн ют путем пролавливаин  потока через отверсти  и щели.

3. Устройство дл  диспергировани  жидкостей в потоке, содержащее корпус с патрубками ввода и вывода, внутри которого установлен вращающийс  диск с перфорированными лопатками и обечайкой, имеющей отверсти , отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества при приготовлении во- дотопливных эмульсий, патрубок ввода диспергируемой среды расположен соосно с диском с л м1атками, а его оконечность выполнена в виде расшир ющегос  конуса, диск снабжен гайкой-фиксатором, поверхность которой, обрап1ениа  к патрубку ввода, выполнена конической, лопатки перфорированы по периферии на 2/3 их длины, обечайка имеет на внешней поверхности выступы, при этом начало выступа совме- nLeno с конном лопатки, а отверсти  выV

5

полнен1)1 в выступах обечайки, устройство снабжено вихревой крыльчаткой дл  создани  устойчивого вакуума, установленной по ходу потока за крыльчаткой соосно с последней .

4.Устройство по п. 3, отличающеес  тем, что перфораци  выполнена сужающейс  по ходу потока.

5.Устройство по п. 3, отличающеес  тем, что коническа  поверхность гайки фиксатора выполнена рифленой и иод углом 60°.

6.Устройство по п. 3, отличающеес  тем, что перфораци  лопаток и выступов обечайки выполнена в Н1ахматном пор дке, а продольный и поперечный njarn равны меж ду собой.

7.Устройство по п. 3, отличающеес  гем, что конус патрубка ввода выполнен под углом 45° .

8iJdA

.2

фиг.5