Генератор капель

 

1. ГЕНЕРАТОР КАПЕЛЬ, содержёодий приводной полый -корпус, сообщейный с источником подачи жидкости в его полость, и расположенные равномерно рядами в параллельных с ///////// /// 4 W/////7)/////M JL v плоскостях на его поверхности каплеобразующие элементы в виде игл, о fл и ч а из ад и и с я тем, что, ,с целью повышения эффективности работы генератора за счет обеспечения возможности образования равномерных капель и повышения надежности работы при эксплуатации, корпус выполнен в виде плоских дисков, соединенных между собой с образованием выпускных щелевых зазоров, а иглы размещены в зазорах с наклоном к радиусу дисков. 2.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что угол наклона игл равен 10-85. 3.Генерётор по пп. 1 и 2, о т -. личающийся тем, что дли (Л на выступающей части игл равна 1-2 высотам зазора между дисками, 4.Генератор по пп.1-3, отличающийся т.ем, что внутренние КРОМК.И дисков выполнены закругленными фиг. / ///////////А W///////////M f

(19) (11), СО)ОЭ СОВЕТСНИХ

INNIIN«

РЕСПУБЛИН

3(51) В 05 В 3 12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

«з««-„

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3477597/23-05 (22) 30.07.82 (46) 07.11.83. Бюл. Р 41 (72) A.А.Колесник, Ф.A. Мусташкин, .

В.H.Ñîñêîâ, О.В.Маминов и H.A.Hèêîëà« ев (71) Казанский ордена Трудового Красного Энамени химико-технологический институт им. С.М.Кирова и Казанское пуско-наладочное управление треста, "Оргнефтехимзаводы". (53) 66.069.83(088.8) плоскостях на его поверхности каплеобраэующие элементы в виде игл, о Тл и ч а ю.шийся тем, что,,с целью повышения эффективности работы генератора эа счет обеспечения возможности образования равномерных капель и повышения надежности работы при эксплуатации, корпус выполнен в виде плоских дисков, соединенных между собой с образованием выпускных щелевых зазоров, а иглы размещены в зазорах с наклоном к радиусу дисков.

2.-Генератор по и. 1, о т л и ч а ю шийся тек, что угол наклона игл равен 10-85 .

3. Генератор по пп. 1 и 2, о т -. Я л и ч а ю шийся тем, что дли на выступающей части игл равна 1-2 высотам зазора между дисками.

4. Генератор по пп.1-3, о т л ич а ю шийся тем, что внутренние кромки дисков выполнены закруг- р ленными. в ) (56) 1 ° Патент Бельгии 9 725826, кл. С 05 у,.опублик. 1969..

2. Авторское свидетельство СССР ,)) 871837, кл. В 05 В 3/12, 1980 (прототип). (54).(57) 1. ГЕНЕРАТОР КАПЕЛЬ, содержащий приводной полый корпус, сообщенный с источником подачи жидкости в его полость, и расположенные равномерно рядами в параллельных

1052271

Изобретение относится к центробежным устройствам для распыления жидкости, преимущественно для использования в лабораторных установках с целью получения большого количества капель жидкости строго одинакового размера, и может найти применение в качестве распыливающего орга. на в тепло-массообменных аппаратах, а именно в полых механических распыливающих абсорберах, грануляторах 10 плава и других подобных аппаратах.

Известно устройство пленочного типа для образования капель расплавов, выполненное в виде конуса и установленного над ним питателя для подачи расплава, на нижней кромке конуса укреплены проволочные элементы. Расплав подается на верши„,ну конуса, по поверхности которого в виде пленки:стекает к нижней кромке конуса и затем на проволочные.

2 элементы, стекая с которых расплав образует капли Г1 .

Недостатками известного устройства являются хрупкость конструкции, невысокая производительность. Тонкие проволочки обладают незначительной удерживающей способностью, поэ тому формирование капель на них мо>кет быть обеспечено только при очень малых расходах.. Кроме того, разрыв стекающей пленки и формирование капель, на концах проволочек может быть обеспечено только при использовании" расплавов,обладающих малой вязкостью и большим поверхностным натяжением, З5 а это ограничивает область применения данного устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности .и достигаемому результату является генератор 40 капель, содержащий приводной полый корпус, сообщенный с источником подачи жидкости в его полость, и расположенные равномерно рядами в параллельных плоскостях на его по- 45 верхности каплеобразующие элементы в виде игл Г21.

Недостатками данного устройства являются невозможность. получения всех капель распыливаемой жидкости одинакового размера и недостаточная надежность эксплуатации распылителя, так как иэ-эа значительной дли ны игл, выступающих эа окружность барабана и установки их в радиальном направлении> на боковую поверх ность игл по нормали действует на.бегающий поток газа и поэтому часть жидкости сдувается с боковой поверхности иглы, не достигая ее острия. Процесс образования капель 60 жидкости- с боковой поверхности игл носит случайный характер и жидкость сдувается с нее в виде капель непра вильной формы, имеющих различные диаметры, и отличающиеся по размеру 65 от капель, образующихся с острия игл. Нестабильный подвод жидкости к острию игл (из-за сдува части жидкости с боковой поверхности игл J бтрицательно сказывается на регулярности каплеобразования и на размерах капель, распыливаемых с острия игл., Из-за резкого сужения и расширения проходного сечения кольцевого зазора между отверстием и иглой и недостаточной его длины в зазоре возникает сильная турбулиэация потока жидкости, что отрицательно сказывается на равномерности подвода жидкости к острию игл и препятствует образованию одинаковых капель.

Кроме того, часть жидкости, вследствие. высокой турбулентности потока в зазоре и действующего на нее при выходе из кольцевого зазора потока набегающето газа, стекает (из отверстия не на иглу, а на наруж-, ную поверхность барабана и распыли- . вается с нее в виде пленок и брызг,, ухудшается монодисперсность факела распыливаемой жидкости. При вращении барабана иглы под действием центробежной силы и силы сопротивле.ния от окружающего газа отклоняются от оси отверстий в барабане и перекашиваются в них, что при соотношении диаметров игл к диаметру отверстий, равным 0,75-0,9, приводит к существенному (почти полному 1 уменьшению проходного сечения кольцевого зазора, что значительно снижает производительность распылителя. Иалое: проходное сечение кольцевого зазора между иглой и отверстием и его дополнительное уменьшение при перекосе иглы приводит к. забиванию отверстий при распыливании загрязненных жидкостей и малоэффективной его работе при распыливании вязких жидкостей. В случае же выполнения игл Ч -образной формы одна из .игл, составляющих этот элемент, оказывается .повернута острием в сторону вращения барабана, т.е. навстречу, потоку газа, который сдувает жидкость к основанию иглы.

Центробежная сила, в данном случае, также препятствует движению жидкости к острию иглы, с которой жидкость не распыливается, а вытекает из отверстия и попадает на боковую поверхность барабана и .распыливается с нее в виде пленок и струй..

В данном устройстве. высокая сложность изготовления большого количества отверстий малого диаметра в стенках барабана. Неудобство установки игл в отверстия барабана изнутри при сборке распыливателя. Отсутствует фиксация игл от выскакивания их внутрь барабана, что при-. водит,к сложностям при сборке, хра. ненни установке распыливателя.,1052271

Иглы в неработаюцем распылителе под действием какой-либо силы могут провалиться внутрь барабана. Все это значительно уменьшают эффективность и надежность эксплуатации рас пылителя.

Цель изобретения — повышение эф.Фективности работы генератора путем обеспечения. возможности образованйя равномерных капель и повышение на-, дежности Работы при эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе капель, содеРжацем приводной полый корпус, сооб-.. щенный с.источником. подачи жидкости в его полость, и расположенные равномерно рядами в параллельных плоскостях на его поверхности кап-. леобразующие элементы в виде игл, корпус- выполнен в виде плоских дис- . ков, соединенных между собой с об-, разованием выпускных целевых зазо ров, а иглы размещены в зазорах с наклоном к радиусу дисков.

Кроме того, в генераторе капель угол наклона игл равен 10-85 .

При этом длина выступающей части игл равна 1-2 высотам зазора между дисками..

Причем внутренние крсмки дисков " выполнены закругленными.

На фиг. 1 изображен предлагаемый генератор, продольный разрез; на фиг..2 — разрез A-A на фиг. 1.

Генератор капель содержит корпус, выполненный в виде плоских дисков

1, соединенных между собой с образованием щелевых зазоров, закрытых с верхнего торца крышкой 2. Корпус генератора закреплен на крыаке-патрубке 3, служащей для подвода распыливаемой жидкости и привода во врацение корпуса генератора капель., В зазорах между. дисками 1 и между крышками 2 и 3 и близлежащими дисками 1. равномерно установлены капле1 образующие элементы, выполненные в виде игл 4, хвостовые части которых закреплены между дисками, а острые концы выходят за внешнюю окружность дисков. Каплеобразующие элементы . . повернуты в сторону, противоположную вращению корпуса генератора, а угол наклона .их к радиусу окружности дисков составляет 10-85 . Длина каплеобра-, зуюцих элементов, выступающих за внешнюю окружность дисков 1, равна.

1-2 высоты цели между дисками. Острие каплеобразующих элементов вЫ-:. полнено в форме тел у которых конеч» ная их часть имеет практически нулевую поверхность, например, в виде конуса, пирамиды, сегмента шара.

Внутренние кромки кольцевых дисков, образующих начала цели, выполнены закругленными..

Генератор работает следующим образом. жидкость подается во внутреннюю полость корпуса через врацающий .

его крышку-патрубок 3. .Под действием центробежной силы, возникающей при .врацении корпуса, жидкость устремляется в щели, образованные дисками.

Закругленные внутренние входные кромки дисков способствуют ламинаризации . потока на входе в кольцевую щель.

Попадая в щель, жидкость под дейст l0 вием центробежной силы, двигается от центра к периферии. При этом иэ-за небольшой высоты цели и достаточной ее длины {как у капилляра течение жидкости носит ламинарный 5 характер (ползущее течение,). Двигаясь в начале кольцевого зазора, жидкость вследствие проскальзывания имеет меньшую угловую скорость, чем корпус генератора и поэтому натекает на хвостовые части каплеобразующнх элементов, увлекается ими и скапливается вдоль них. Дальнейший свой путь к наружной кромке дисков жидкость проходит вдоль каплеобразу25 .ющих элементов. Скорость движения жидкости в цели по мере удалению ее от центра растет (так как с увеличением радиуса растет центробежная сила ), в результате чего сплош ной кольцевой поток жидкости, существующий в начале цели, разрывается и к внешней кромке дисков жидкость подходит, сгруппировавшись и двигаясь вдоль каплеобразуюцих элементов.

Достигая внешней окружности дисков и проходя дальше, жидкость течет по поверхности каплеобразующих элемен-, тов и их остриям не только за счет центробежной силы, но н силы сопротивления газовой среды, действующим

40 в одном направлении, что достигается расположением каплеобразующих элементов под углом к радиусу и направлением их в сторону, противоположную вращению корпуса. Достигая

45 остРия каплеобразующих элементов, жидкость стремится сформировать поверхность с минимальной энергией, что соответствует поверхности шара.

Достигнув. острия каплеобразуюцего элемента, капля жидкости растет до определенных размеров и, когда сила ее сцепления с поверхностью каплеобразуюцего элемента становится меньше (за счет. уменьшения поверхности соприкосновения жидкости с острием) центробежной силы и напора газа, действующих на каплю, она срывается с поверхности острия каплеобразующего элемента и начинается рост следующей капли. Равномерное

40 расположение игл по окружности распылителя, при котором радиус, проведенный из центра к любой точке окружности, диаметром, равным 0,9 диаметра наружной. окружности дисков, пересекает", как минимум, одну иглу, 1052271

ВНИИПИ Заказ 8729/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 препятствует проскоку жидкости иэ полости распылителя наружу, минуя каплеобраэующие элементы и не позволяя, тем самам,распыливать жид-.-кость непосредственно. нз цели.

Установка игл наклонно к радиусу в пределах 10-85 против направления

Вращения и установка длин, выступающИх За окружность частей каплеобраэующих элементов, равными 1-2 высоты щели, сводит на нет вредное сдувающее воздействие окружающего газа и процесс каплеобразования протекает стабильно.

Проведены испытания генератора капель с кольцевыми зазором, в котором наклонно к радиусу дисков были установлены в сторону, противоположную вращению корпуса генератора острием наружу каппеобразукщие элементы, выполненные в виде игл. При этом угол наклона игл к радиусу меняется от 0 до 88 . Изменяется также длина части игл, выступающих за .внещнню окружность дисков в пределах от 0 до 4 высоты зазора.

В результате испытаний установлено, что при угле наклона игл менее ,10е происходит интенсивное сдувание:. жщу ости с боковой поверхности иглы,i увеличивающееся с уменьшением угла.

При увеличении угла наклона нгл к радиусу от 10-85 сдувание жидкости е с боковой поверхности нгл не наблюдалось., При угле наклона более 85О появляются трудности в надежной фиксации игл в зазоре между дисками.

При измерении длины выступающей за наружную окружность части иглы в пределах от 0-1 высоты щели наблюдается каплеобразование одновременно

10 с игл н боковой поверхности дисков.

При увеличении длины иглы более двум высотам щели наблюдается сдувающее воздействие окружающего воздуха и размер капель становится неодинако15 вым. При длине выступающей части игл в пределах от 1-2 высот щели каплеобразование идет стабильно.

Учитывая широкое применение центробежных распылителей в различных

-2О областях промьищенности, внедрение предлагаемого изобретения дает существенный экономический эффект за счет улучшения качества распыливаемой жидкости, а также позволяет получить более достоверные результаты, при лабораторных исследованиях процесса распыливания жидкости за счет получения систем капель с заданной качественной и количественной структурой.

Тираж 689 Подписное