Устройство для получения эмульсии

 

Использование: приготовление водотопливных эмульсий в котлах, двигателях внутреннего сгорания, газотурбинных установках. Устройство содержит корпус с патрубками подвода пара диспергируемой среды и дисперсионной среды, вынесенную за пределы корпуса кавитационную камеру, в которую подают дисперсионную среду. Патрубок подачи пара заглушен, заглублен в корпус и выполнен с отверстиями на боковой поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для приготовления водотопливной эмульсии для котлов, двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных установок.

Известно устройство для получения эмульсии, в котором элементы конструкции подобраны таким образом, что масса двух сред - диспергируемой и дисперсионной разделяется на два потока, которые движутся по противоположно направленным каналам. Потоки встречаются в вихревой камере, образуют каверны, которые, схлопываясь, создают акустическое поле, с помощью которого в концентраторе происходит эмульгирование [1] .

Недостатками этого устройства являются низкое качество эмульсии и ненадежность его работы, которые определяются небольшим акустическим полем и сложностью форм и соединения элементов конструкции.

Прототипом изобретения является устройство, содержащее цилиндрический корпус с вихревой камерой, патрубки подачи пара диспергируемой и дисперсионной среды [2] .

Целью изобретения является повышение качества эмульсии и надежности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что патрубок подвода пара диспергируемой среды заглушен, в боковой поверхности его выполнены отверстия, устройство снабжено кавитационной камерой, вынесенной за пределы корпуса, с дополнительным патрубком подвода дисперсионной среды.

В камеру смешения (корпус) одновременно поступают диспергируемая среда в виде пара и дисперсионная в виде жидкости, образуется двухфазная среда, состоящая из пузырьков пара и жидкости, подогретая до температуры насыщения пара. Из камеры смешения двухфазная среда поступает в кавитационную камеру, где смешивается с дисперсионной средой, температура которой ниже температуры насыщения. В кавитационной камере происходит схлопывание пузырьков пара, превращение последних в микрочастицы жидкости, которые под воздействием сил, вызванных кавитацией, равномерно распределяются по объему среды.

На фиг. 1 изображено устройство для получения эмульсии; на фиг. 2 - схема подключения устройства к топливной системе двигателя внутреннего сгорания.

Устройство содержит камеру смешения, которая состоит из корпуса 1 и патрубков 5 и 2 соответственно подвода дисперсионной среды и диспергируемой. Патрубок 2 заглушен с одного конца, в его боковой поверхности выполнены в шахматном порядке отверстия 3. Патрубок 2 в корпусе фиксируется контргайкой 4. Камера смешения соединяется с кавитационной камерой 6 соединительным патрубком 7. Последний прикрепляется к кавитационной камере с помощью сварки, а к корпусу камеры смешения - с помощью резьбового соединения и фиксируется контргайкой 8.

Приготовление эмульсии осуществляется следующим образом.

Через патрубок 5 в щелевой канал камеры смешения поступает жидкая дисперсионная среда, а через отверстия 3 патрубка 2 - диспергируемая в виде пара, струи которого разбиваются о стенки корпуса на отдельные пузырьки. В камере смешения образуется двухфазная среда, состоящая из пузырьков пара диспергируемой среды и подогретой до температуры насыщения пара дисперсионной среды. Двухфазная среда поступает в кавитационную камеру 6 через соединительный патрубок 7 одновременно с дисперсионной средой, температура которой значительно ниже температуры двухфазной среды. Пузырьки пара в кавитационной камере схлопываются, образуя при этом капельки диспергируемой среды, которые перемешиваются с дисперсионной средой микрогидравлическими ударами, вызванными схлопыванием пузырьков пара.

Схема реализации устройства работает следующим образом.

Топливо из расходной топливной цистерны 9 топливным насосом 10 подается по трубопроводу 11 через клапан 12 в корпус 1 камеры смешения, а через клапан 13 в кавитационную камеру 6. По трубопроводу 14 в корпус 1 поступает пар. Двухфазная среда поступает в кавитационную камеру 6, где образуется водотопливная эмульсия, последняя по трубопроводу 16 топливными насосами высокого давления 15 подается к форсункам (не показаны).

Улучшение качества эмульсии позволяет повысить КПД силовой установки, надежность работы двигателя, а также уменьшает загрязнение окружающей среды продуктами сгорания.

Для приготовления водотопливной эмульсии на судах с двигателями внутреннего сгорания можно использовать пар от утилизационного котла, что позволяет повысить коэффициент полезного действия двигателя не только за счет использования эмульгированного топлива, но и за счет глубокой утилизации тепла продуктов сгорания. При этом уменьшается количество паротопливных подогревателей, что снижает затраты на оборудование силовой установки и энергозатраты на прокачивание топлива через топливные подогреватели.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМУЛЬСИИ, содержащее цилиндрический корпус с патрубком подвода пара диспергируемой среды и патрубком подвода дисперсионной среды, отличающееся тем, что, с целью повышения качества эмульсии и надежности в работе, патрубок подвода пара заглушен, заглублен в полость корпуса, а в его боковой поверхности выполнены отверстия, устройство снабжено кавитационной камерой, расположенной за пределами корпуса и имеющей дополнительный патрубок подвода дисперсионной среды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2