SU820892A1 - Способ и устройство дл диспергировани жидКОСТи - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике диспергирования жидкости в химической технологии· и энергетике.'

Известен способ диспергирования жидкости, заключающийся. в том, что в жидкости внешним вибратором возбуждают колебания, а затем под перепадом давления пропускают через отверстия или сопла корпуса. Устройство для осуществления этого способа содержит корпус, снабженный подводом жидкости, и вибратор, причем в корпусе выполнены отверстия ' для получения струй жидкости. ИПолученные по этому способу монодисперсные капли имеют межфазную по- , верхность меньшую, чем поверхность ’ струи.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ диспергирова- _а Ния жидкости, заключающийся в том, что струю газа вводят коаксиально и спутно внутрь Скидкой струи. Способ осуществляют устройством для диспергирования жигд2 'кости, содержащем корпус со сквозным · центральным каналом, установленную в· нем с кольцевым зазором центральную трубку и патрубки подачи газа и жидкости И·

Однако способ не обеспечивает получение монодисперсных капель распыленной жидкости. ,

Цель изобретения - увеличение межфазной поверхности монодисперсных капель путем создания полых капель с минимальными энергозатратами.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу диспергирования жидкости, заключающемуся в том, что .струю газа вводят коаксиально и спутно внутрь «сидкой струи, жидкость и газ подают с соотношением их объемных расходов в диапазоне ,1-10.

Для осуществления способа диспергирования жидкости используется устройство, содержащее корпус со сквозным центральным каналом, установленную в нем с кольцевым зазором центральную трубку и патрубки подачи газа и жидкости, в котором центральная трубка выполнена выступающей за торец центрального канала корпуса на длину, равную 3-5 ее наружным диаметрам, и цилиндрической на этой длине.

На чертеже изображено устройство для диспергирования жидкости, общий вид.

Оно содержит цилиндрический корпус 1' со сквозным центральным каналом 2, закрепленную на корпусе торцовую крышку 3, установленную в нем с кольцевым зазором центральную металлическую трубку 4, запрессованную в крышке 3 соосно центральному сквозному каналу 2 корпуса 1, и патрубки 5 и 6 подачи газа и жидкости.

Центральная трубка 4 выполнена выступающей за торец центрального канала корпуса на длину, равную 3-5 ее наружным диаметрам, и цилиндрической на этой длине.

При длине выступающей за торец корпуса 1 части центральной трубки 4, равной 3 ее наружным диаметрам, струя устойчиво образуется на торце трубки 4 за (счет сил поверхностного натяжения. При .меньшей выступающей части трубки 4 ! жидкость прилипает к поверхности трубки 4 и каналу 2 корпусу 1 и затем стекает в виде сплошных капель или пелены с кромки центрального канала 2 корпуса 1. Увеличение длины выступающей части трубки 4 более, чем на 5 ее диаметров, увеличивает потери давления за счет трения. Центральный канал 2 корпуса 1 выполнен цилиндрическим с диаметром, равным двум наружным диаметрам центральной трубки 4 для ламинаризации жидкой струи.

Устройство для диспергирования жидкости работает следующим образом.

Струю газа через патрубок 5 подвода газа вводят коаксиально и спутно внутрь ламинарной жидкой струи, подаваемой перепадом давления в корпус 1 через рубок 6 подачи жидкости.

Стабильные полые капли получают расходе жидкости, соответствующем ламинарному течению струи, т. е. при40_ж/0^=⁵⁰ ¢1,5 ·1Ο^ , где d - наружный диаметр трубки, 9 - коэффициент кинематической вязкости жидкости, Q * ~ объемный расход жидкости.

Жидкость и газ подают с соотношением их объемных расходов в диапазоне 1-10. При этом возникают автоколебания двухфазной струи.

ПОД пат- ’ при

Струя жидкости, образованная на выступающей части центральной трубки 4 за счет возникающих периодических колебаний при осевом смешении с газом, равномерно дозируется газовыми пузырями.· Вследствие образования пережатий в жидкости между порциями газа струя распадается на полые капли одного размера. Наружный предел по отношению расходов ι обусловлен эффективным увеличением, межфазной поверхности и возникновением ко. лебаний в жидкости, верхний предел ограничивает объем газа в капле, который стабильно может быть удержан без разры, вов в сферической оболочке силами поверхностного натяжения жидкости. Кроме того, увеличение соотношения объемных расходов фаз больше 10 приводит к сильной турбулизации струи в месте смеше, ния с газом, т. е. на кромке центральной трубка 4, в результате чего струя дробится на полидисперсные жидкие объемы.

Экспериментально получены полые капли одного размера при диспергировании воды воздухом, керосина воздухом. Так, при отношении объемных расходов, равном 1, получены капли, которые превы- . шают размер сплошных капель в 1,27 'раза при том же расходе жидкости, межфазная поверхность при этом увеличивается в 2,5 раза. Отношению расходов, равному 5, соответствует увеличение размера в 1,8 раза, межфазной поверхности в Al 6 раза, при соотношении, равном 10, увеличение размера в 2,2 раза, поверхности в а>9,5 раза. Суммарные энергозатраты при этом превышают не более чем на 5-10% затрат на перекачку жидкости через зазор между сквозным центральным каналом 2 корпуса 1 и трубки 4.

Данный способ и устройство могут быть эффективно использованы при распылении жидкости,в горячйй газ, под действием которого капли схлопываются и вторично дробятся.

Claims (2)

1. Изобретение отнвситс  к технике диспергироввни5Г жидкости Б химической техн логиии энергетике. Известен епоСоб диспергировани  жидкости , заключающийс  . в том, что в жидKtxiTH внешним вибратором возбуждают колебани , а затем под перепадом давлени  пропускают через отверсти  или сопла корпуса. Устройство дл  осуществлени  этого способа содержит корпус, снабженный ПОДВОДОЙ жидкости, и вибратор, причем в корпусе выполнены отверсти  дл  получени  струй жидкости. 1. Полученные по этому способу монодисперсные -капли имеют межфазную- по верхность меньшую, чем поверхность струи. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  -способ диспергировани  жидкости, Заключающийс  & том, что струю газа- ввод т коаксиально и спутно внутрь й иакой струи. Способ, осуществл ют устройством дл  диспергировани  ЖИД;косги , содержащем корпус со сквозным центральным каналом, установленную внем с кольцевым зазором центральную трубку и патрубки подачи газа и жидкости 2. Однако способ не обеспечивает получение монодисперсных капель распыленной жидкости. Цель изобретени  - увеличение меж (})азной поверхности монодисперсных капель путем созда.ни  полых капель с минимальными энергозатратами. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу диспергировани  жидкости , заключающемус  в том, что .струю газа ввод т коаксиально и спутно внутрь 5кидкой струи, жидкость и газ подают с соотношением их объемных расходов в диапазоне ,1-10. Дл  осуществлени  способа диспергировани  жидкости используетс  устройство , содержащее корпус со сквозным центральнь1м каналом, установленную в нем с кольцевым зазором центральную трубку и 3S патрубки подачи газа и жидкости, в котором центральна  трубка выполнена выступающей за торец центрального канала корпуса на длину, равную 3-S ее наружным диаметрам, и цилиндрической на этой длине. На чертеже изображено устройство , дл  диспергировани  жидкости, общий вид. Оно содержит цилиндрический корпус 1 со сквозным центральным каналом 2, закрепленную на корпусе торцовую крышку 3, установленную в нем с кольцевым за- зорсм центральную металлическую трубку 4, запрессованную в крышке 3 соосно центральному сквозному каналу 2 корпуса 1, и патрубки 5 и 6 подачи газа и жидкости . Центральна  трубка 4 выполнена вы:ступающей за торец центрального канала корпуса на длину, равную 3-5 ее наружным диаметрам, и цилиндрической на йтой длине. При длине выступающей за торец корпуса 1 части центральной трубки 4, рав;ной 3 ее наружным диаметрам, стру  устойчиво образуетс  на торце трубки 4 за ;счет сил поверхностного нат жени . При I меньшей выступающей части трубки 4 .жидкость прилипает к поверхности трубки 4 и каналу 2 корпус,а 1 и затем стекает в виде сплошных капель или пелены с кромке центрального канала 2 корпуса 1. Увеличение длины выступающей части трубки 4 более, чем на 5 ее диаметров, увеличивает потери давлени  за счет тре:ни . Центральный канал 2 корпуса 1 выполнен цилиндрическим с диаметром, равным двум наружным диаметрам центральной трубки 4 дл  ламштарнзации жидкой струи. Устройство дл  диспергировани  жидкости работает следующим образом. Струю газа через патрубок 5 подвода газа ввод т коаксиально и спутно внутрь ламинарной жидкой струи, подаваемой под перепадом давлени  в корпус 1 через пат рубок 6 подачи жидкости. Стабильные полые капли получают при расходе жидкости, соответствующем ламинарному течению струи, т. е. аа.б Ю , где d - наружный диаметр труб ки, jk коэффициент кинематической в зкости жидкости, Q ь объемный расход жидкости. Жидкость и газ подают с соотношением их объемных расходов в диапазоне 1-10. При этом возникают автоколебани  двухфазной струи. 2 Стру  жидкости, образованна  на выступающей части центральной трубки 4 за счет возникающих периодических колебаний при осевом смешении с газом, равномерно дозируетс  газовыми пузыр ми.Вследствие образовани  пережатий в жидкости между порци ми газа стру  распадаетс  на полые капли одного размера. Наружный предал по отношению расходов обусловлен эффективным увеличением, межфазной поверхности и возникновением колебаний в жидкости, верхний предел ограничивает объем газа в капле, который стабильно может быть удержан без разрыВОВ в сферической оболочке силами поверхностного . нат жени  жидкости. Кроме того, увеличение соотношени  объемных расходов фаз больше 10 приводит к сильной турбулйзации струи в месте смеше- нв  с газом, т. е. на кромке центральной трубка 4, в результате чего стру  дробитс  на полидисперсные жидкие объемы. Экспериментально получены полые капли одного размера при диспергировании воды воздухом, керосина воздухом. Так, при отношении объемных расходов, равном 1, пс учены капли, которые превы- . шают размер сплошных капель в 1,27 раза при том же расходе жидкости, меж4йана  поверхность при этом увеличиваетс  в 2,5 раза. Отношению расходов, равному 5, соответствует увеличение размера в 1,8 раза, межфазной поверхности в 6 раза, при соотношении, равном 10, увеличение размера в 2,2 раза, поверхности в ,5 раза. Суммарные энергозатраты при этом превышают не более чем на 5-10% затрат на перекачку жид- . кости через зазор между сквозным центральным каналом 2 корпуса 1 и трубки 4. Данный способ и устройство могут быть эффективно использованы при распылении жидкости,в гор чий газ, под действием которого капли схлопываютс  в вторично дроб тс . Формула изобретени  1. Способ диспергировани  жидкости. заключающийс  в том, что струю газа ввод т коаксиально и спутно внутрь жидкой струи, отличающи.йс  тем, что, с целью увеличени  межфазной повёрхнос ги монрдисперсных капель путем создани  полых капель с минимальными энергозатратами, жидкость и газ подают с соотношением их объемных расходов в диапазоне 1-10.
2. 2. Устройство дл  осуществлени  способа диспергировани  жидкости по п. 1, содержащее корпус со сквозным центральным каналом, установленную в нём с кольцевым зазором центральную трубку и патрубки поаачн газа в ж дкосгв,отличающеес  тем, что центральна  трубка выполнена {выступающей за торец центрального канала корпуса на длину, равную 3-5 ее наружным диаметрам , и цилиндрической на этой длине.

   Источники информации, прин ть5е во внимание при экспертизе

   1.Холин Б. Г. 11е1|тробежные и вибра ционные гранул торы плавов и распылителе жидкости. М., Машиностроение, 1977,

   с. 46-51.

   2.Авторское свидетельство СССР № 269006, кл. F 26 В 3/12, 1968 (прототип).