Камера смешения
1. КАМЕРА СМЕШЕНИЯ, содержащая входные и выходной штуцера, трубку прямоугольного поперечного сечения для прохода смеси, на противоположных стенках которой расположены отверстияJ снабженные соплами, направленными внутрь трубки, отличающаяся тем, что, с целью повьшения качества приготовления смеси и снижения энергетических затрат , выходные отверстия сопел расположены на их боковых пове1)хностях.. 2.Камера по п. 1, отличающаяся тем, что сопла расположены симметрично относительно плоскости , проходящей через ось сопла и перпендикулярной меньшей стороне поперечного сечения трубки. 3.Камера по п. 1, отличаю щ а я с я тем, что расстояние от осей отверстий до ближайших стенок трубки составляет (О,29-0,31)Н где Н - расстояние между противоположными стенками трубки в сечении расположения выходных отверстий сопел. (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ . РЕСПУБЛИН (дц 4 В 01 F 5/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3783568/23-26 (22) 24.08.84 (46) 15.11.86. Бюл. 1п 42 (72) Ю.А.Спиридонов, P À.Çàêèðîâ, Ю.Я.Галицкий, В.П.Стельмаков и В.А.Галицкая (53) 66.063(088.8) (54)(57) 1. КАМЕРА СМЕШЕНИЯ, содержащая входные и выходной штуцера, трубку прямоугольного поперечного сечения для прохода смеси, на противоположных стенках которой расположены отверстия,- снабженные соплами, направленными внутрь трубки, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения качества приготовления
„„SU„„1269818 А 1 смеси и снижения энергетических зат- рат, выходные отверстия сопел расположены на их боковых поверхностях..
2. Камера по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что сопла расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось сопла.и перпендикулярной меньшей стороне поперечного сечения трубки.
3. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что расстояние от осей отверстий до ближайших стенок трубки составляет (0,29-0,31)Н, где
Н вЂ” расстояние между противоположными стенками трубки в сечении расположения выходных отверстий сопел.
1269818
Изобретение относится к устройствам для смешения турбулентных потоков жидкостей или газов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например химической, нефтехимической, для приготовления смесей высокого качества.
По основному авт.св. и".- /80868 известен смеситель трубчатого типа для приготовления газовых смесей, который содержит корпус, входные и выходные штуцера, распределительные решетки, в которых параллельно установлены трубки с отверстиями для прохода смеси. Трубки в поперечном сечении имеют прямоугольную форму, соотношение диагоналей прямоугольников на выходе и входе трубок 1,2-1,3, отношение средней площади трубок и площади поперечного сечения отверстий в них 3,6-5,0 а отношение шага к диаметру равно 10-20.
Недостатками устройства являются значительные энергетические затраты для приготовления смеси заданного состава и качества, низкая стабильность характеристик массообмена.
Наиболее близким к предлагаемому является смеситель, трубки которого снабжены соплами, установленными в одном из каждых двух встречно расположенных отверстий и направленных внутрь трубки. Выходное отверстие сопла размещено от стенки трубки на расстоянии (0,38-0,40}Н, где Н вЂ” расстояние между противоположными стенками трубки в сечении расположения отверстий.
В устройстве реализуется взаимодействие сред на поперечных струях.
При этом эффективность массообменных процессов в определяющей степени зависит от конвективных процессов переноса в устройство (от глубины проникновения струй). Глубина проникновения струй зависит от геометрических и режимных параметров в устройстве, характеризуемых, в основном, С1, Й,, Здесь Q †. гидродинамический параметр, с — диаметр отверстий (относительный), S — относительный шаг между отверстиями в ряду, вследствие чего в зависимости вида " - Изменение только на 207 может привести к реализации всей гаммы качеств от 0 до 1. Как следствие, недостатком радиальной (перпендикулярной стенкам) схемы распределения струй является низкая стабильность рабочих характеристик при переменных режимах работы устройства, конструктивных и технологических отклонениях. .Снабжение одного из двух встречно расположенных отверстий соплами, погруженными внутрь трубок, позволяет несколько стабилизировать массообменные процессы вследствие смещения плоскости соударения встречных струй относительно плоскости симметрии трубок. Погружение сопел, равное (0,38-0,40)Н, оптимально. Однако эффективность устройства при этом недостаточно велика, так как стабилизация процессов достигается только при значительных скоростях струй и общих энергетических затратах в устройстве. При небольших расходах поперечного потока (до соударения струй) схеме свойственны все недостатки радиального распределения. Цель изобретения — повьппение качества приготовления смеси И снижение энергетических потерь. Указанная цель достигается тем, что в камере смешения, содержащей входные и выходной штуцеры, трубку прямоугольного поперечного сечения для прохода смеси, на противоположных стенках которой расположены отверстия, снабженные соплами, направленными внутрь трубки, выходные отверстия сопел расположены на их боковых поверхностях. Отверстия расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось сопла и перпендикулярной меньшей стороне поперечного сечения трубки. Расстояние от осей отверстий до ближайших стенок трубки составляет (0,29-0,31)Н, где Н вЂ” расстояние между противоположными стенками трубки в сечении расположения выходных отверстий сопел. На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1. Камера смешения состоит из трубки 1 прямоугольного поперечного сечения с входным 2 и выходным 3 з 1269 1 штуцерами. На противоположных стенках трубки 1 расположены отверстия 4, снабженные соплами 5, погруженными внутрь трубки. Выходные отверстия 6 сопел 5 расположены на их боковых поверхностях симметрично относительно плоскостей, проходящих через оси сопел 5 и перпендикулярно меньшей стороне поперечного сечения трубки 1. Расстояние от отверстий 6 до ближай- 10 шей стенки трубки 1, на которой установлены сопла 5, (0,29-0,31)Н. Входной штуцер 7 предназначен для подвода высоконапорного компонента. Устройство работает следующим 15 образом. В трубке 1 через входной штуцер 2 поступает поток низконапорного- компонента. Второй компонент через второй штуцер 7 (высоконапорный поток) через20 отверстия 4 в стенках трубки 1 поступает в сопла 5 и далее через отверстия 6 истекает в виде системы поперечных струй в поток низконапорного компонента. При этом реализуется ин- 25 тенсивный массообмеь компонентов. Струи второго компонента распространяются параллельно стенкам, на которых расположены отверстия 4. В результате при изменении режимов рабо- ЗО ты сохраняется положение массы второго компонента относительно ударных стенок и как следствие, интенсивность конвективного переноса. Оптимальное значение расстояний от от- 35 верстий 6 до стенок трубки i соответствует максимальной эффективности перераспределения сред в радиальном направлении — перпендикулярно стенкам. 40 В предлагаемом устройстве, масса поперечного компонента истекает в виде струй параллельно стенкам, на которых расположены сопла, глубина проникновения струй при этом остается45 818 4 неизменной, а стабильность массооб- . менных характеристик реализуется максимальной (вследствие поддержания конвективной составляющей массообмена). Некоторое изменение массообменных характеристик при этом осуществляется за счет изменения интенсивности турбулентности в зоне смешения при изменении относительного расхода поперечного компонента. Испытания проводились в лаборатории газовой динамики и горения на моделях с геометрическими параметрами 1. O,4; F 0 0505; х 0 2 ° O;þ G 0 Оэ60ю — Х= X/р; 1= t/Н; = Р /P„, где — шаг между отверстиями в поясе; F — относительная площадь отверстий; Х вЂ” длина зоны смешения; Н— расстояние между противоположными стенками устройства; G — относительный расход поперечного компонента; 1 — степень неизотермичности струй и потока; Т вЂ” температура. Индексы: 1 — сносящий поток, 2 - струи, от— отверстие, к — камера смешения. В предлагаемом устройстве величина G„,„ снижается по сравнению с из- . вестным в 1,5 раза, при этом еще более значительно снижаются энергетические затраты для приготовления смеси. Здесь G — значение относительного расхода из условия Q= 1,0 (Q— параметр качества смешения). При С О„„и неравномерность распределения поперечного компонента по сечению низка, характеристики массообмена стабильны. Эффективность от использования предлагаемого изобретения возрастает в процессах и установках, характеризующихся переменными режимами работы (при изменении параметров взаимодействующих компонентов в широком диапазоне). 1269818 Техред И.Верес Корректор И,. Муска Редактор Э . Слиган Заказ 6063/4 Тираж 578 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
