Способ диспергирования жидкостей в потоке и устройство для его осуществления
Изобретение относится к технике приготовления монодисперсных систем и может найти применение в различных отраслях промышленности. Оно обеспечивает повышение качества при приготовлении водотопливных эмульсий. Способ диспергирования жидкостей в потоке заключается в том, что диспергируемый компонент перегревают относительно температуры насыщения и вводят в виде пленки при пониженном давлении в поток топлива. Полученную смесь разделяют на потоки, каждый из которых обрабатывают путем изменения давления до избыточного, например, пропуская поток через отверстия или щели. При этом от начала до конца процесса диспергирования увеличивают частоту изменения давлений, а амплитуду уменьшают. Устройство для диспергирования жидкостей в потоке содержит корпус 5, в котором соосно на приводном валу 6 установлены диск с перфорированными на 2/3 длины лопатками 8 и обечайкой 9 и вихревая крыльчатка 14. Обечайка 9 имеет перфорированные выступы 10. Перфорация лопаток и выступов выполнена с одинаковым шагом в шахматном порядке. Диск закреплен с помощью гайки-фиксатора 13. Соосно гайке закреплен патрубок 3 ввода диспергируемого компонента. Оконечность патрубка имеет форму расширяющегося конуса 4 с углом раскрытия 45°. Поверхность гайки-фиксатора, обращенная к патрубку 3, выполнена конической с углом 60° и рифленой. Для создания устойчивого вакуума крыльчатка 14 установлена за диском 7 по ходу потока. 2 с.п.ф-лы, 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 1502064 (51)4 ВО11 3 00 5 12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСКОМ,/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (2!) 418749!)/31-26 (22) 28 01.87 (46) 23.08.89. Б(ол. ¹ 31 (7! ) Дальневосточный политехнический инст,;тут им. H. В. Куйбышева (72) f3. Ч. (,уменков, Л. И. Урбанович, Л..!. Ветров, В. И. Крон, В. Н. Старченко, !
О. (. Гелезнев и О. П. Ковалев
i 5 !) 66.063.612 (088.8) (56) Лвторское свидетельство ГССР
Л 468948, кл. В Ol Е Il/02, 1967.
Лвторское свидетельство С(.СР чЪ !99096, кл. В Ol Г 3/08, 1966.
Авторское свидетельство СССР ,Л 227235, кл. В О! Е 3/08, !967.
Лв1орское свидетельство СССР
Х 882573, кл. В 01 F 5/ 00, 1980.
2 (54) СПОСОБ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ
ЖИДКОСТЕЙ В ПОТОКЕ И УСТРОЙСТВО Д, IH ЕГО O(.Ó1ÖÅÑÒÂ:IÅÍÈß (57) Изобретение относится к технике при отовления монодисперсных систем и может найти применение в различных отраслях промышленности. Оно обеспечивает повышение качества при приготовлении водотопливных эмульсий. Способ диспергирования жидкостей в потоке заключается в том, что диспергируемый компонент перегревают относительно температуры насыщения и вводят в виде пленки при пониженном давлении в поток топлива. Полученную смесь разделяют на потоки, каждый из которых обрабатывают путем изменения давления до избыточного, например, пропуская поток через отверстия или щели. При этом от ф
1502064 на гала до конца процесса диспергирования увеличивак)т частоту изменения давлений, а амплитуду уменьшают. Устройство для диспергирования жидкостей в потоке содержит корпус 5, в котором соосно на приводном валу 6 установлены диск с перфорированными на 2/3 длины лопатками 8 и обечайкой 9 и вихревая крыльчатка 14. Обечайка 9 имеет перфорированные выступы.
Перфорация лопаток и выступов выполнена с одинаковым шагом в шахматном порядке.
Изобретение относится к обласги создания монодиспер Hblx систем в потоке плохорастворимых и нерастворимых или несмешивающихся жидкостей, например высоковязких тяжелых топлив с более легкими, Обводнснными или загрязненными, нефтеостатка ми, токсичны ми ил и нефтесодер жа щи ми водами, и может быть использовано в судовой и стационарной энергетике, химической, «Tð<)èòåëüíîé, нефтедобывающей и перерабатывающей, пищевой промышленности и т. д.
Ll«.IüI<) изобретения является повышение качества при приготовлении водотопливных эмульси й.
Н;1 фиг. 1 показано устройство для
iI((пергирования, разре:3; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; На фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 2; па фиг. 4 график изменения давления.
Устройство для диспергирования жидкостей в по)оке содс ржит патрубок 1 подВ;да топлива, клапан 2 ввода диспергиру«мой фа.(ы (компонента! и патрубок 3
HB();I;I дисll(ргиру«мой фазь). оконечность кото1)ого ISti)II().IH«HH В Вид(. Раси)и1)Як)(цсгосй конуса 4 с l глом 45 В корпусе 5 установлен На приводном валу 6 вращаюп<ийся д<гск 7, который имеет лопатки 8 и об«чайку 9, предста вляюший собой центро6< жную кр):<льчатку. Лопатки 8 перфорироВапы по периферии на 2/3 их длины для сохранения насосного свойства. Обечайка 9
1)мссч на внешней поверхности выступы 10
«От()ерстиями 11. Отверстия 12 и 11 лопаток и Ооечайки выполнены сужаюгцимися по ходу потока. П«рфорация лопаток и выступов
Об«ч;)йки выполнена в шахматном порядке, а продольный и поперечный шаги равны между собой. Начало каждого выступа 10 совмещено с концом лопатки 8. Перфориpoem HHI Ic выступы обечайки расположены таким образом по нескольким причинам: целесообразность фиксации и технологичность изготовления зоны малых давлений, что благоприятно влияет на выход потока топлива, резкий срыв струи в сторону Вьц Оких давлений, т. «. туда, где располож«H
Диск закреплен с помощью гайки-фиксатора 13. Соосно с гайкой закреплен натру бок 3 ввода диспергируемого компонента.
Оконечность патрубка имеет форму расширяюгцегося конуса 4 с углом раскрытия 45 .
Поверхность гайки-фиксатора, обращенная к патрубку 3, выполнена конической с углом
60" и рифленой. Для создания устойчивого вакуума крыльчатка 14 установлена за диском 7 по ходу потока. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 4 ил. неперфорированный участок Обечайки, создает зону повышенных давлений и турбулизации потока у набегающей поверхности лопатки 8.
Г1ерфорированные выступы и неп<.рфорированные участки об«чайки Образуют пу.)b пару и создают определенную частоту колебаний дисперсной системы. Диск 7 снабжен
25 гайкой-фиксатором 13, установленной соосно с конусом 4 патрубка 3 ввода. Поверхность гайки-фиксатора выполнена конической с углом 60 и рифленой 1рифление выполнено накаткой). Парубок 3 вместе с конусом 4 имеет возможность продольного перемеще30
Углы конуса 4 и гайки-фиксатора обеспечивают ввод диспергируемого компонента
В поток в виде тонкой пленки и равномерно II() обьему. При этом механические примеси и асфальтосмолистые включения беспрепятств«нно Входят в зазор и с помощью нращак)п(его< я рифленого конуса гайки-фикс.атора 13 размельчак)тся и переводятся в мелкодисперсн<)е состояние. В корпусе за диском 7 по ходу по)ока установлена вихре40 Вая крыльчатка 14 для создания устойчиВого вакуума.
Корпус снабжен патрубком 15 вывода> на котором установлена раздаточная коробка
l6, имеющая диспергаторы 17 клапанного типа. На выходе диспергатора 17 установ45 лен клапан 18, регулирующий производительность.
Устройство работает следующим образом.
Г!ри включении электродвигателя начинает вращаться приводной вал 6 и установленные на нем центробежная и вихревая 14 крыльчатки.
Вихревая крыль><атка 14 создает вакуум на всасываюшей стороне. 3а счет вакуума подсасывается поток топлива, напримср топочный мазут, через патрубок 1 подвода
55 топлиВа. Розжиг факела, например В КО,чс происходит на чистом топливе, что исключает попадание воды в форсунку и на распыл
Во время розжига. При появлении факела осугцсствляют подачу компонента В поток
1502064
25
35
Формула изобретенач
55 (оплива Компонентом могут быть легкие, обводненные и загрязненные топлива или нефтеостатки, которые тоже, как правило, являются обводненными, а также токсичные, например нефтесодержашие, воды. !)вод компонента осуществляют через клапан 2, патрубок 3 и зазор между ко<пусом 4 патрубка 3 ввода и рифленым конусом гайки-фиксатора 13 тонкой пленкой и равномерно по объему потока топлива. Вводимый компонент, в частности вода, поступает в зазор в перегретом состоянии относительно температуры нась(щения для о:(ределенного ваку,ма и дальше в поток гоплива При снятии перегрева и давления компонент переходит из жидкой фазы в газообразную> т, е. преобразуется в мелкие пузырьки пара и в этом состоянии переходит в поток топлива. Содержащаяся в потоке топлива влага переходит также из жидкой фазы в газообразную и в виде пхзырькон Ildpа ра< и!>е,(е;!я TcH по (чс) (,с <х топлива.,LI)d пс>тока: то пина и ком
HoHt нта. наири иер нефтесo,;ержаших вод, с>с>1,< динивн(ис(, создак>г общий поток, который !(оступает в рас>очук> полость. Общий ! (>т<:к, (остх пинп!ий 13 рабочук> поло T(, ! (i <деляк>т на ряд от нльных параллельных
II(> Г(>КОН. Ком IIOIIPIIT, BB(. (t II Н ы И в НОТОК И пр!<су(стнук)щин B t Bмом по(оке топлива, !!ереIII(-.Tïtkttf из iKktдкой фазы B газообраз13 K>, T e. B нид. пузырьков пара, под (ав<н ни< м 1(а iHlldt Г кон.нн(ироваться и пу,ырькн fldpil сx»I<>iit.ttàtoòñÿ. что приводит к ((це 6(i.lt>ill(. х<х разм(,!ьченик) к<>мпонента в ()6Ië ме по!<чк: (r(lfitit<;3. Каж !lilt из flOTAKOB
ННХОЧИ(СЯ МсжДУ I<)IIdTttd>Mkt 8, ОДНаКО У .(о((с)ч ки 8 имсt I ся на6 гак>щ;<я сгорона, коГО!)>i ß It Ñ I I I>IT!>i Н(1(. 1,(а B.l< II И(М (IС(1>l, И НН>> ТP(. ННЯЯ, riri К ) 1 ОРОИ > (Ii;Iri B,1ЕНИ>l OT(.), T с 1 н > к >т !(!) м(1 (>I <), > н>36< Г(3 lон!<> Й сTopo tt t>t ,!
r r! ) 31 l;! !i;l6((I K>н!(13 < Top(i!i(, 1<>!1н < ки 8 !1(3 к()
<3<) р(! Г(!< ч ld!3.1(llll(, тогд(1 >К t ть устремГ(»с(СH !(Р :; КОНУСНЫЕ ОТ(!с Р("Г:(Я На ДРУГУ>О сT()p<) II > л<)п()тки 8 Г It д(3 нл(и и я низки<., чс) и!>!3!<оси< к с)6!3;!.<о(3;(ппк) кнвитирующи.; трх и Встр. чаясь н зон (к>ниженного .1 а н, I<. Hl< я с т()п.(и ном, и. lун!и >! .((а выход через ! l (3(р(Tlt)r В ВЫСтуна Х !О Ot>(.ЧайКИ, Струkl
: урс>у.lklз; K)T этот ll(>THK топлива, причем сами 1 ><>6H Г, Я и lip((5p(III(iIN>T(B м(лкодисперснх к> смесь T(>Hëè()d и компо(н нта, введенного н,t<)1() K Е.сл и регул и ро()а гь производительсть к, а(<Ином 18 на вы;о;1е устройства, кидк ч тн, Il()ll(ik) IIH и I((H! робсжнуK) крыльчаткх перстеK;lloT чс-ре 3 fft рфорацик) в лопат(3 из (>. 1!!<>Го o6ъема 15 >lрх Гой и т. д.
И 5 !н нтрс>6еж нс>й кры.!1, 1;!тки и р< з перфор;i il! I<) ! Н! !от< I!(! 10 <)6Е lrtl!KH Ч ПОТОК топлива поступает тонкими струями, d общий поток захватывается самовса ывающей вихревой крыльчаткой 14 и вновь обрабаты15;iBrcH за счет разности скоростей крыльчатки и дисперсной системы. Пульс-пары coçдают пульсации в жидкости с частотой
1=-п. К, где и — число оборотов вала;
>f(— количество па р выступ — впадина на внешней стороне обечайки.
Это сделано для уменынения амплитуды и увеличения частоты колебаний давлений, применяемой в обработке дисперсной систе.;(к(. т. е. создания определенной частоты колебаний дисперсной системы, причем эта частота и амплитуда колебаний передаются тарелке клапанного диспергатора 17, Пример. Мазут топочный 40 и 100 «В» подсасывают за счет сил вакуума с давлением 0,2 — 0,8 кг/см . Скорость топлива 0,3—
0,6 м/с. Температура топлива 50--80 С, при этом вязкость топлива менее tpegeльно допустимой д.чя перекачивающих насосов.
Температура воды на входе в насос 50—
100 С, вода перегрета относительно температуры насыщения при указанном давлении. с корость жидкости в отверстиях лопаток и обечайки выше 20 м/с, что позволяет получить кавитирующие струи, и ри этом уменьшается размер частиц диспергируемого компонента.
Зависимость диаметра капель воды от производительности устройства является постоянной характеристикой (при изменении производительности от 72 до 900 кг/с средний диамегр капель остается практически неизменным -- 8 мкм). Слабое увеличение диаметра капе.чь с ростом производительности связано с уменьшен ием кратности циркуляции. ,диаметр перфорации крыльчатки и обечайки (в пределах 0,1 — 3,5 мм) практически не влияет на дисперсность получаемой
Э Х3 УГ! ЬС !3 И.!. Способ диспергирования жидкостей в
IloToKE, включающий смешение компонентов при введении в поток диспергируемого компонента под вакуумом и обработку смеси путем изменения давления до избыточного, Oтличающи(!гя тем, что, с целью повышения качества при приготовлении во.н>топливных эмульсий, диспергируемый комIIokiBHT перегревают относительно соответствующей температуры насын!ения и вводят в виде тонкой пленки, общий поток смеси разделяют на отдельные параллельные потоки, каждый из которых обрабатывают путем изменения давления, при этом от начала до конца процесса дисперги рован и я увеличивают частоту изменения давлений, а амплитуду уменьшают.
2. Способ по п. 1, orлича>г>и(п(!гя тем, что изменение давления от вакуума до избыточ1502064
Фиг.2 ного выпо lllHloT путем продавлив; ния потока через отверстия и щели.
3. Устройство для диспергирования жидкостей в потоке, содержагцее корпус с патрубками ввода и вывода, внутри которого установлен врагцающийся диск с перфорированными лопатками и обечайкой, имеющей отверстия, отличающееся тем, что, с целью повышения качества при приготовлении водотопливных эмульсий, патрубок ввода диспергируемой среды расположен соосно с диском с лопатками, а его оконечность выполнена в виде расширяюгцегося конуса, диск снабжен гайкой-фиксатором, поверхность которой, обращенная к патрубку ввода, выполнена конической, лопатки перфорированы по периферии на 2/3 их длины, обечайка имеет на внешней поверхности выступы, при этом начало выступа совмепгено с концом лопатки, а отверстия выполнены в выступах обечайки, устройство снабжено вихревой крыльчаткой для создания устойчивого вакуума, установленной по ходу потока за крыльчаткой соосно с последней.
4. Устройство по и. 3, отличающееся тем, что перфорация выполнена сужающейся по ходу потока.
5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что коническая поверхность гайки фиксатора выполнена рифленой и под учлом 60
6. Устройство по и. 3, отличающеd!я тем, что перфорация лопаток и выступов обечайки выполнена в шахматном порядке, продольный и поперечный ша и равны меж ду собои.
7. Устройство по и. 3, отлачающeecч гем, что конус патрубка ввода выполнен под углом 45 .
1502064
В
-P (ост,>вите.>ь 1. Круглова
Реник (>() (> К)рконеt(h3» Тех ред 1! Вс рос Корректор . М».н (Лака > 49Ю» Тираж 547 11о.(н и с нос
ВНИ!111!> Г < iдарствен>п>го комитета по изобретениям и открь>тин>и при ГI(H Г (.(.(.Р
113035, Москва, Ж- 35. Раушская наб, д. 4 5 !
1р .и >вод > и< нно-издатетьский комбинат «11атент», г. Ужгород, у.>. Гагарина, 1И1
