SU1716165A1 - Генератор высокократной пены - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промети и м.б. использовано дл  локализаций очагов интенсивного пылевыделени  и тушени  пожаров. Цель изобретени  - повышение произв-сти генератора высокократной пены за счет снижени  потерь пенообразовател  путем нагрева пенообра- зующего раствора и равномерного орошени  пакета пенообразующих сеток. Генератор высокократной пены содержит цилиндрический корпус, патрубок дл  подачи пенообразовател , к которому подсоединен коллектор, выполненный в виде полого трехгранного обруча, внутри которого размещен электронагревательный элемент . Пенообразователь под давлением поступает в полость обруча, где происходит его равномерный нагрев за счет контакта с электронагревателем. Повышение температуры раствора приводит к снижению его поверхностного нат жени  и в зкости и увеличению электролитической диссоциации . Нагретый раствор выходит из отверстий , равномерно расположенных на одной из граней обруча, ориентированной под углом 30-45° к продольной оси корпуса. Выход щие из отверстий струи пенообразовател  соудар ютс  в точке,  вл ющейс  центром сферической поверхности: При этом пакет пенообразующих сеток выполнен в виде части этой поверхности. В результате этого происходит диспергаци  пенообразовател  и равномерное орошение пакета пенообразующих сеток. Ё

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности и может быть использовано дл  локализации очагов интенсивного пылевыделени  и тушени  пожаров.

Известно устройство дл  получени  пены, включающее корпус, вентил тор, распылитель, пеногенерирующий элементи нагревательный элемент, расположенный в емкости дл  пенообразовател  1.

Недостатком устройства  вл етс  неравномерность орошени  пеногене- рирующего элемента пенообразующим

раствором, что обусловлено неравномерным распределением распыл емой жидкости в радиальном сечении факела и неодинаковым рассто нием от распылител  до разных участков- пеногенерирующего элемента, а надежность устройства в эксплуатации снижаетс  из-за засорени  распылител  различными механическими включени ми, наход щимис  в жидкости. Кроме того,  вно неэффективен нагрев вместительной емкости дл  пенообразовател , поскольку нагрев емкости пенообразоватеN

sE

О СЛ

л  на 10°С вызовет нагрев рабочего раствора с концентрацией пенообразовател  не более 3% только на 0,3°С, т.е. практически не будет вли ть на температуру раствора и, следовательно, на интенсивность процесса пенообразовани ,Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  генератор механической пены, содержащий корпус, патрубок дл  подачи пенообразующей жид- кости с отверсти ми, установленный соосно корпусу и коническому пакету пенообра- зующих сеток, и сетку, расположенную эквидистантно относительно наружной поверхности патрубка и с зазором от носитель- но корпуса 2.

Недостатком данного генератора механической пены  вл етс  невозможность получени  равномерного орошени  -пе- нообразующей. сетки из-за неодин-аково- го рассто ни  от отверсти  патрубка и эквидистантно установленной сетки до различных участков пенообразующей сетки. Кроме того, соударение струй жидкости под пр мым углом с поверхностью эквидистан- тно установленной сетки приводит не только , к дроблению струй, но и к отражению части жидкости, котора  не попадает на пе нообразующую сетку и не участвует в процессе пенообразовани , тем самым увеличива  непроизводительные потери раствора и снижа  производительность пе- ногенератора.

Цель изобретени  - снижение непроизводительных потерь рабочего раствора и повышение производительности генератора высокркратной пены за счет нагрева пенообразующего раствора и равномерного орошени  пахета пенообразующих сеток.

Цель достигаетс  тем, что в генераторе высокократной пены, содержащем цилиндрический корпус, патрубок дл  подачи пенообразующего раствора, электронагревательный элемент и пакет пенообра- зующих сеток, к патрубку дл  подачи пенообразующего раствора подсоединен полый трехгранный обруч, внутри которого размещен электронагревательный элемент, при этом по периметру грани обруча, расположенной под углом 30-45° к оси генерато- ра высокократной пены, ,на одинаковом рассто нии от ребер грани через равные интервалы выполнены отверсти , а пакет пенообразующих сеток выполнен в форме шарового сегмента, центром которого  вл - етс  точка соударени  струй жидкости.

Новым в предлагаемом решении  вл етс  использование полого трехгранного обруча, внутри которого размещен электронагревательный элемент, при этом по периметру граНи обруча, расположенной под углом 30-45° к оси генератора высокократной пены, на одинаковом рассто нии от ребер грани через равные интервалы выполнены отверсти , а пакет пенообразующих сеток выполнен в форме шарового сегмента, центром которого  вл етс  точка соударени  струй жидкости. Благодар  этому непосредственно в корпусе генератора высокократной пены происходит нагрев рабочего раствора пенообразовател , что приводит к изменению его физических свойств: снижению поверхностного нат жени  и в зкости, повышению электролитической диссоциации . Дл  точного сведени  струй в точку соударени  и с учетом технологичности изготовлени  генератора высокократной пены полый обруч выполнен трехгранным. Расположение грани обруча с отверсти ми под углом ft - 30-45° к оси генератора высоко- кратной пены (при этом угол между соудар ющимис  стру ми 2 а составл ет 90-120°, где а 90°-/) обеспечивает равномерное тонкодисперсное распределение распыленной жидкости в факеле. Нагретый раствор под давлением вырываетс  в виде свободных струй жидкости, точка соударени  которых  вл етс  центром шарового сегмента пакета сеток, причем радиус сферы равен 1,1-1,5 радиусам цилиндрического корпуса . Ударное взаимодействие приводит к интенсивному дроблению жидкости на капли , средний медианный диаметр которых снижаетс  при повышении температуры раствора, а плотность удельных потоков жидкости в различных точках факела, равноудаленных от места соударени  струй, должна быть одинакова. Поскольку дробление струй жидкости, угол между которыми составл ет 90-120°, происходит в точке, равноудаленной от всех участков поверхности пакета пенообразующих сеток, то физически вс  распыл ема  жидкость равномерно будет орошать поверхность пакета сеток. За счет повышени  температуры жидкости и ее равномерного тонкодисперсного распылени  увеличиваетс  скорость формировани  адсорбционных слоев границы раздела фаз жидкость - газ на поверхности сетки. В результате можно увеличить скорость воздуха в генераторе высокократной пены, поскольку резкое увеличение межфаз-ной поверхности при выдувании пузырьков пены не приведет к срыву процесса пенообразовани , а создает услови  дл  его интенсификации и получени  монодисперсной пены. При этом увеличитс  кратность пены, сниз тс  непроизводительные потери жидкости, стекающей с пакета сеток и не участвующей в процессе пенообразовани  вследствие неравномерного его орошени , и повыситс  производительность генератора высоко- кратной пены. Кроме того, нагрев металли- ческого трехгранного обруча приведет к повышению температуры воздуха внутри генератора высокократной пены, что положительно скажетс  на услови х процесса пенообразовани  и позволит использовать данный генератор высокократной пены при отрицательных температурах воздуха.

Существенные признаки, отличающие предложенное техническое решение от прототипа , в аналогах не обнаружены.

На фиг.1 изображен генератор высокократной пены, разрез; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1.

Генератор высокократной пены содержит цилиндрический корпус 1, резиновый патрубок 2 дл  подачи пенообразующего раствора, к которому подсоединен полый трехгранный металлический обруч Зс размещенным внутри него кольцеобразным электронагревательным элементом 4. По периметру грани 5 обруча 3, расположе н- ной под углом ft 30-45° к оси генератора высокократной пены, на одинаковом рассто нии от ребер грани через равные .интервалы выполнены отверсти  6. Пакет пе- нообразующих сеток 7 имеет форму шарового сегмента (части поверхности сферы), центром которого  вл етс  точка соударени  струй жидкости, вырывающихс  из отверстий 6. Все отверсти  б расположены на осевой линии грани 5 обруча 3, боковые стенки отверстий 6 перпендикул рны грани 5 обруча 3. Количество отверстий 6 зависит от габаритных размеров генератора высокократной пены, диаметра полого трехгранного обруча и необходимой производительности по пене.

Кольцеобразный электронагревательный элемент 4 размещен по всему периметру полости обруча 3, что обеспечивает равномерный и эффективный нагрев всего рабочего раствора, поступающего в обруч 3.

Дл  наладки и управлени  работой генератора высокократной пены предусмотрена возможность перемещени  обруча 3 вдоль цилиндрического корпуса Т относительно пакета пенообразующих сеток 7.

Генератор высокократной пены работает следующим образом.

Рабочий раствор пенообразовател  под давлением поступает по патрубку 2 во внутреннюю полость обруча 3, где при контакте с кольцевым электронагревательным элементом 4 происходит его эффективный и равномерный нагрев до требуемой темлерэтуры . Повышение температуры раствора приводит к снижению поверхностного нат жени  и в зкости, увеличению электролитической диссоциации, что обусловливав высокую степень диспергации жидкости Нагретый раствор вырываетс  из отверстий 6 в виде свободных струй, которые за счет конструктивного исполнени  обруча 3 встрет тс  в одной точке. В результате ударного взаимодействи  произойдет дисперга- ци  жидкости на капли с образованием конусообразного тонкодисперсного факела. При этом средний медианный диаметр капель (интенсивность дроблени ) будет тем меньше, чем больше количество соудар ющихс  струй, угол между соудар ющимис  стру ми (оптимальный угол от 90 до 120°). скорость истечени  жидкости, чем меньше диаметр струи и выше температура раствора . Дл  получени  оптимального среднегс диаметра капель необходимо также, чтобы отношение длины отверсти  к его диаметру было в пределах от 3,5 до 4,5. Поскольку дробление струй жидкости, направленных под углом 30-45° к оси генератора высокократной пены, происходит в точке,  вл ющейс  центром сферической поверхности, часть которой в виде шарового сегмента представл ет собой пакет пенообразующих сеток 7, и, следовательно, все участки поверхности сеток равноудалены от точки соударени  струй жидкости, то весь объем раствора пенообразовател  будет равномерно орошать поверхность пакета пенообразующих сеток 7. Поступающий воздух, проход  через пакет пенообразующих сеток 7, выдувает из пленок жидкости, наход щихс  в  чейках сетки, пузырьки пены, котора  сплошным потоком выходит из отверсти  корпуса 1.

Равномерное орошение пакета пенообразующих сеток 7 обусловливает получение монодисперсной пены, что повышает эффективность локализации источников пыле- выделени  и пожаров. Кроме того, за счет равномерного тонкодисперсного распылени  жидкости и повышени  ее температуры увеличиваетс  скорость формировани  адсорбционных слоев границы раздела фаз жидкость-газ на поверхности сетки. В св зи с этим можно увеличить скорость воздуха в генераторе высокократной пены, так как увеличение скорости адсорбции молекул ПАВ при резком увеличении межфазной поверхности в процессе выдувани  пузырьков пены не приведет к срыву процесса пенообразовани  из-за обеднени  поверхностного сло  молекулами ПАВ, а создаст услови  дл  его интенсификации. В результате увеличиваетс  кратность пены, снижаютс  непроизводите л цные потери жидкости, стекающей с сеток и не участвующей в процессе пенооб- разовани  вследствие неравномерного оро- шени  пакета пенообразующих сеток 7 и недостаточной скорости формировани  адсорбционных слоев, в св зи с чем повышаетс  производительность генератора высокократной пены. Кроме того, нагрев металлического трехгранного обруча 3 приведет к повышению температуры воздуха внутри генератора высокократной пены, что улучшает услови  процесса пенообразо- вани  и позвол ет использовать данный генератор высокократной пены при отрицательных температурах окружающего возду- ха.

В предлагаемом генераторе высокократной пены используетс  наиболее надежный , технологический и простой струйный диспергатор жидкости. Конструк- ци  генератора высокократной пены обусловливает снижение осевых и поперечных габаритных размеров всей пеногенератор- ной установки при высокой производительности по пене и низком расходе рабочего раствора.

Проведенные лабораторные испытани  генератора высокократной пены в сравнении с прототипом (2) показали, что в результате равномерного орошени  пакета пенообразующих сеток и интенсификации процесса пенообразовани  непроизводительные потери рабочего раствора снижаютс  в 2,0-2,5 раза, кратность генерируемой пены возрастает на 10-14%. В итоге производительность пеногенерато- ра увеличиваетс  на 25-30%.

Использование предлагаемого генератора высокократной пены позволит повысить эффективность подавлени  пыли вследствие увеличени  объема генерируемой пены и получени  монодисперсной пены , а повышение КПД устройства по используемой жидкости обеспечит рациональный расход пенообразовател .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Генератор высокократной пены, включающий цилиндрический корпус, патрубок дл  подачи пенообразовател , электронагревательный элемент и пакет пенообразующих сеток, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности генератора за счет снижени  потерь пенообразовател  путем нагрева пенообразовател  и равномерного орошени  последним пакета пенообразующих сеток, генератор снабжен подсоединенным к патрубку дл  подачи пенообразовател  коллектором, выполненным в виде полого трехгранного обруча, одна из граней которого расположена под углом 30-45° к продольной оси корпуса, причем по периметру указанной грани на одинаковом рассто нии от ребер грани через равные интервалы выполнены отверсти , при этом электронагревательный элемент размещен внутри полого трехгранного обруча, а пакет пенообразующих сеток выполнен в форме части сферической поверхности, центр которой расположен в точке соударени  струй пенообразовател , выход щих из отверстий полого трехгранного обруча.

   К источнику

   литаний

   Воздух

   I т- Л РастВор ПАВ

   Фиг.2

   Фиг.1

   Фиг.З