Устройство смешения газа с жидкостью

 

УСТРОЙСТВО СМЕШЕПИЯ ГАЗА С ЖИДКОСТЬЮ, содержащее трубчатый корпус подачи жидкого компонента, размещенную в нем по оси камеру обтекаемой формы с газовводом и выходным отверстием , расположенным со стороны выхода потока, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности смешения в широком диапазоне расходов газового компонента и уменьшения энергетических затрат , оно снабжено одной или несколькими пластинами аэродинамического профиля, расположенными по ходу потока, охватывающими выходное отверстие камеры и установленными к оси потока под углом, направление которого совпадает с направлением потока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 В 01 F 304

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«Р 3

QO

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3263757/23-26 (22) 20. 03.81. (46) 07.03.84. Бюл. № 9 (72) Н. В. Керин, Е. М. Маракулин и В. П. Махров (71) Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 66.063. (088.8) (M) 1. Патент Англии № 1117098, кл, В 1 С 1970.

2. Патент США № 2234631, кл. 261-76, 1941. (54) (57) УСТРОЙСТВО СМЕШЕНИЯ ГА3А С ЖИДКОСТЬЮ, содержащее труб„,SU„„1077621 А чатый корпус подачи жидкого компонента, размещенную в нем по оси камеру обтекаемой формы с газовводом и выходным отверстием, расположенным со стороны выхода потока, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности смешения в широком диапазоне расходов газового компонента и уменьшения энергетических затрат, оно снабжено одной или несколькими пластинами аэродинамического профиля, расположенными по ходу потока, охватывающими выходное отверстие камеры и установленными к оси потока под углом, направление которого совпадает с направлением потока.

1077621

Изобр гение относится к машиностроению и может быть использовано в химическом машиностроении или в теплоэнергетике в теплообменных аппаратах.

Известно устройство смешения газа с жидкостью, использующее способ смешения, основанный на явлениях молекулярной диффузии, с образованием поверхности раздела, которая может быть кавитационной полостью или поверхностью струй в эжекторном устройстве (1) .

Недостатками указанного устройства являются невысокая интенсивность процесса и невозможность управления им.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому эффекту является устройство смешения газа с жидкостью, содержащее магистраль подачи жидкого компонента с установленным внутри ее полым, удобообтекаемым корпусом, имеющим открытый срез со стороны сливной части магистрали, и подведенный в корпус газовод (2).

В известном устройстве смешиваемые компоненты подаются в попутных потоках, разделенных твердой стенкой. Смешение происходит через поверхность раздела газа и жидкости, образованную при отрыве потока жидкости от твердой стенки, путем подсоса газа жидкостью, имеющей большой удельный импульс соударения и турбулизации в диффузионном участке, где поток тормозится. Для реализации такого способа смешения требуется значительный разгон жидкости, причем большая часть кинетической энергии потока жидкости теряется при последующем торможении, переходя в мелкомасштабную турбулентность. Гидравлические потери в этом способе значительны и смешение происходит только в периферийной зоне, граничащей с поверхностью раздела, и активного проникновения газа в центр потока не наблюдается. Разрушение же струи для получения большей поверхности контакта приводит к еще большим гидравлическим потерям.

Цель изобретения — повышение эффективности смешения в широком диапазоне расходов газового компонента и уменьшение энергетических затрат.

Поставленная цель достигается тем, что устройство смешения газа с жидкостью, содержащее трубчатый корпус подачи жидкого компонента, размещенную в нем по оси камеру обтекаемой формы с газовводом и выходным отверстием, расположенным со стороны выхода потока, снабжено одной или несколькими пластинами аэродинамического профиля, расположенными по ходу потока, охватывающими выходное отверстие камеры и установленными к оси потока под углом, направление которого совпадает с направлением потока.

Смешение жидкости и газа происходит за счет создания перепада давления от по5

55 вышенного к пониженному от поверхности раздела смешиваемых компонент.

На чертеже показана схема устройства смешения газа с жидкостью. В корпусе 1 расположена камера обтекаемой формы 2, газоввод 3, по которому подается газовый компонент. В корпусе подачи жидкого компонента расположены пластины 4, имеющие аэродинамический профиль. Камера 2 за канчивается срезом 5.

При исполнении корпуса подачи жидкого компонента в виде трубы круглого сечения, а камеры 2 цилиндрической формы, пластина имеет кольцевую форму.

Смешение происходит следующим образом.

Поверхность потока жидкости за пластиной аэродинамического профиля 4 образует поверхность раздела смешиваемых компонент. При этом давление в полости 6 повышено по сравнению с полостью 7. Перепад давления между поверхностью раздела и жидкостью приводит к тому, что газ проникает через поверхность раздела в виде мелких пузырьков. Так как пузырьки газа перемешиваются из зоны большего давления в зону меньшего, то они расширяются и работа их расширения передается жидкости, которая ускоряется, и тем самым уменьшаются гидравлические потери.

Оси пластин, расположенные на расстоянии 1/4 от передних концов пластин, расположены в одной плоскости, перпендикулярной направлению потока смешиваемых компонент и отстоящей от среза корпуса на величину х= х =05

l где х — координата плоскости установки осей вдоль направления потока от среза корпуса; в — высота отверстия (среза) корпуса.

Оптимальное расстояние по высоте меж.ду осями вращения пластин принимается равным

h= >=15, где h — расстояние по высоте между осями.

При одновременном вращении пластин (их повороте) и изменении угла атаки сС происходит деформация потоков жидкого и газообразного компонент и их требуемое смешение. Степень смешения компонент регулируется при выбранном профиле пластины углом, Таким образом, регулирование процесса смешения при заданном расходе газового компонента осуществляется за счет деформации потоков пластинами и изменения таким образом давления в зоне смешения (контролируемого по значению С). Процесс управления смешением в этом случае легко автоматизируется.

Результаты эксперимента показывают, что использование такого устройства позволяет снизить энергетические затраты, уме1077621

Составитель Э. Скачкова

Техред И. Верес Корректор О. Тигор

Тираж 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! t3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. 3олинич

Заказ 809/2 ньшив гидравлические потери при смешении, и повысить проникание газа в жидкость.

Данное устройство имеет преимущества перед известными устройствами смешения газа с жидкостью и дает положительный эффект, заключающийся в увеличении проникновения газа в жидкость при одновременном уменьшении энергетичесКих затрат на процесс смешения.