Гидродинамический гомогенизатор-смеситель

 

Изобретение относится к устройствам для подготовки водотопливных эмульсий и обеспечивает повышение эффективности диспергирования взаимонерастворимых жидкостей и расширение технологических возможностей. Гидродинамический гомогенизатор-смеситель содержит диспергатор 1 , состоящий из сопла 3, цилиндрической камеры 4 смешения, радиального отверстия 5 для ввода подмешиваемой среды и диффузора 7 на выходе из камеры 4. Кавитационный реактор 2 содержит цилиндрическую прямоточную камеру 8 и полый кавитатор 12. Полость 13 кавитатора 12 соединена патрубком 14 с цилиндрической камерой 4 смешения. Прямоточная камера 8 имеет на входе конфузорный участок 9 и установлена с возможностью перемещения относительно кавитатора 12. Реактор 2 подключен к входному трубопроводу 18 параллельно диспергатору 1. Последний снабжен рециркуляционным трубопроводом 19. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 5 В 01 F 5/00, 5/049

l0 G 33/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К д BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4410359/28-26 (22) 29.02.88 (46) 15,03.90. Бюл. 1(- 10 (71) Южное производственное объедине— ние рефрижераторного и транспортного флота "Югрыбхолодфлот" (72) Ю. П. Родионов (53) 66.063.612(088.8) (56) Заявка ФРГ 1(- 3132994, кл. В 01 F 3/08, 1982.

Патент ГДР У 214300, кл. В 01 F 5/08 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1125041, кл. В 01 J 19/00, 1983.

Патент ГДР N - 147624, кл. В 01 F 5/08, 1984. (54 ) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГОИОГЕ11ИЗАТОРСМЕ CHTEJ I b (57) Изобретение относится к устройствам для подготовки водотопливных эмульсий и обеспечивает повышение эф—

2 фективности диспергирования взаимонерастворимых жидкостей и расширение технологических возможностей. Гидродинамический гомогенизатор-смеситель содержит диспергатор 1, состояший из сопла 3, цилиндрической камеры 4 смешения, радиального отверстия 5 для ввода подмешиваемой среды и диффузора 7 на выходе из камеры 4. Кавитационный реактор 2 содержит цилиндрическую прямоточную камеру 8 и полый кавитатор 12. Полость 13 кавитатора

12 соединена патрубком 14 с цилиндрической камерой 4 смещения. Прямоточная камера 8 имеет на входе конфузорный участок 9 и установлена с возмож- д костью перемешения относительно кавиФ татора 12. Реактор 2 подключен к входному трубопроводу 18 параллельно диспергатору l. Последний снабжен рециркуляционным трубопроводом 19.

1 ил.

1549570

Изобретение относится к устройствам для подготовки водотопливных эмульсий с одновременной гомогенизационной обработкой для обезвоживания топлива и масел.

Цель изобретения — повышение эф-.

Фективности диспергирования взаимонерастворимых жидкостей за счет интенсификации массообмейных процессов и расширения технологических возможностей устройства.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, а также схема его подключения °

Гомогенизатор-смеситель содержит диспергатор 1 и кавитационный реактор

2. Диспергатор 1 состоит из сопла 3 с конфузорным входом, цилиндрической 20 камеры смешения 4, радиального отверстия 5 для ввода подмешиваемой среды, патрубка 6 и диффузора 7. Кавитационный реактор 2 включает прямоточную камеру 8 с конфузорным входным участ- 25

«ом 9 диффузора 10. Камера 8 имеет возможность осевого перемешения по резьбе 11 относительно неподвижного полого кавитатора 12 с полостью 13, размещенного в прямоточной камере 8 °

Полость кавитатора сообшена с цилиндрической камерой 4 диспергатора с помощью патрубка 6 и патрубка 14, имеющего регулируюший орган 15 запорного типа.

Схема подключения данного устройства снабжена трубопроводом 16 подачи неФтепродукта, шестеренчатым насосом

17, нагнетательным (входным) трубопроводом 18, рециркуляционным трубо- 40 проводом 19, трубопроводом подвода эжектируюшей среды 20, трубопроводом отвода эжектирун1шей и эжектируемой среды 21, запорной арматурой (клапанами) 22.

Диспергатор и кавитационный реактор подключены к входному трубопроводу параллельно.

Устройство работает следуюшим образом.

В случае применения гомогенизатора-смесителя по прямому назначению предварительно подогретый мазут подается насосом 17 одновременно по двум взаимозависимым трубопроводам 18 в

55 диспергатор 1 и в кавитационный реактор 2.

При прохождении через сопло 3 диспергатора 1 скорость потока увеличивается, а статическое давление падает до давления ниже атмосферного. В месте перехода сопла 3 в цилиндрическую камеру смешения 4 происходит отрыв потока и его сужение, где наблюдается наибольшее падение статического давления. В это место по радиальному отверстию 5 подается вода, предварительно нагретая до температуры обрабатываемой среды. С целью усилить воздействие касательных напряжений на качество обработки камера смешения выполнена двухступенчатой и первая ступень имеет относительное удлинение ° При истечении из первой ступени камеры смешения 4 во вторую поток расширяется с образованием парогазовой смеси от испарения включений воды при данном давлении и температуре насышенных паров воды. Кавитационное с схлопывание парогазовых пузырьков наблюдается во второй ступени цилиндрической камеры смешения 4 и является основным фактором диспергируюшего воздействия в диспергаторе 1 °

Обработанная таким образом смесь через рециркуляционный трубопровод

19 подается на всасывание шестеренчатого насоса 17, а от насоса подается на последующую обработку в кавитационный реактор 2, перемешиваясь с топливом, которое предстоит еше об- работать. Минимальные размеры фазовых включений воды и равномерное их распределение в среде топлива позволяют повысить качество обработки смеси в кавитационном реакторе.

В конфузорном участке 9 кавитационного реактора 2 происходит разгон обрабатываемой среды. Обтекая конус кавитатора 12, поток образует суперкаверну, на границе раздела фаз которой генерируются кавитационные пузырьки. Зона кавитационного схлопывания пузырьков находится в цилиндрической прямоточной камере 8. Относи-. тельное удлинение камеры 8 обеспечивает широкий диапазон развитых кавитационных режимов с наибольшей жесткостью воздействия на обрабатываемую среду. В диффузорной части 10 происходит преобразование скоростного напора в статический.

Конструкция аппарата такова, что полость суперкаверны кавитационного реактора сообшается патрубками 14 и

6 с камерой смешения 4 диспергатора

1. При данной температуре водотоплив- .

9570 6

15

5 154 ной эмульсии в полости суперкаверны и в камере смешивания 4 будет наблюдаться максимально достижимое давление разрежения, соответствующее давлению насыщенных паров воды. Но в большинстве развитых кавитационных течений за кавитатором 8 полости суперкаверны наблюдается максимальное разрежение, равное 1,2-2,0 от давления насыщенных паров при данной температуре. Это ограничивает эффективность генерирования кавитационных пузырьков на границе раздела фаз суперкаверны, т.е. снижает эффективность кавитационной обработки среды в аппарате ° В то же время в диспергаторе 1 обеспечивается давление разрежения до давления насыщенных паров при данной температуре в широких пределах режимов обработки и объединение камеры смешения 4 диспергатора 1 с полостью суперкаверны кавитационного реактора 2, позволяет обеспечить давление в суперкаверне, равное давлению насыщенных паров среды при данной температуре при всех режимах суперкавитации.

При скорости обтекания Ч, число кавитаций равно

1 к = 2(P Рк) /PV где Р— давление перед кавитатором, P — плотность среды;

P — давление в каверне.

К

При помощи перемещения прямоточной камеры 8 по резьбе относительно неподвижного кавитатора 12 и при помощи регулирующего органа 15, изменяя число Фруда Гг = Н /-Я д„, где d, диаметр кавитатора, и степень загромождения потока Гк = Йк/D, можно управлять длиной каверны 1„ и вследствие того, что число Струхаля Sh =

1„f„ /V = 0,21 0,31, и частотой ее пульсации f, которой в основном и определяются размеры дробления кавитацибнных пузырьков, что однозначно определяет жесткость кавитационной обработки среды.

В диффузоре 10 происходит преобразование скоростного напора в статический. В дальнейшем обработанная среда из диффузора 10 поступает по назначению.

В случае применения гомогенизатора-смесителя для обезвоживания топлива и масел, работа установки прОисхо20

35 дит следующим образом. Предварительно подогретая обводненная среда по трубопроводу 16 подается к насосу 17 °

От насоса 17 обводненная среда подается к кавитационному реактору 2. При обтекании конуса кавитатора 12 при данной температуре в полости суперкаверны обеспечивается разрежение, равное давлению насыщенных паров воды. На границе раздела фаэ суперкаверны будет происходить вскипание фазовых включений воды и заполнение полости суперкаверны исключительно,парами воды, так как температура кипения нефтепродуктов в три и более раз вьпче температуры кипения воды при данном давлении. Образовавшаяся парогазовая смесь будет отводиться через патрубки 14 и 6 в смесительную камеру 4 диспергатора 1, который в этом случае будет работать в режиме струйного насоса. Рабочая среда (забортная вода) для приведения в действие диспергатора 1 подается по трубопроводу 20 и удаляется по трубопроводу 21 при закрытых клапанах

22, соединяющих диспергатор 1 с кавитационным реактором 2 (нагнетатель забортной воды на схеме не показан).

С целью повышения эффективности обезвоживания необходимо данную среду подвергнуть диспергируюшей обработке в данной установке, как зто было описано выше.

Фо рмул а из об р е т ения

Гидродинамический гомогенизаторсмеситель, содержащий входной трубопровод и подключенный к нему диспер- ., гатор, выполненный в виде цилиндрической камеры смешения, на входе в которую установлено сопло и имеются радиальные отверстия для ввода подмешиваемой среды, а на выходе — диффуэор, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения эффективности диспергирования взаимонерастворимых жидкостей за счет интенсификации массообменных процессов и расширения технологических возможностей устройства, он снабжен кавитационным реактором, подключенным к входному трубопроводу параллельно диспергатору и имевшим полый кавитатор и прямоточную камеру с конфузпрнь;м входным участком, установленную с возможностью перемещения относительно кави1549570

Составитель Т. Круглова

Редактор В. Ковтун .Техред А, Кравчук Корректор С. Черни

Тираж 518

Заказ 227

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 татора, полость кавитатора соединена с цилиндрической камерой диспергатоI ра, а диспергатор снабжен рециркуляционным трубопроводом.