Форсунка с эллиптическим завихрителем
Изобретение относится к устройствам распыления жидкостей для мокрой очистки газовых выбросов и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности. Форсунка с эллиптическим завихрителем содержит цилиндрическую камеру для подвода газа, осевой ороситель с дроссельными отверстиями для подвода жидкости и завихритель газожидкостного потока. Ороситель с дроссельными отверстиями заглушен с выходного конца центробежным элементом, состоящим из последовательно соединенных профилированных дисков, на торцевой части которых выполнены выступы и углубления в форме спирали Архимеда. Выступы на одном диске входят с зазором во впадины на другом диске с образованием канала в форме спирали Архимеда, сообщающегося с полостью цилиндрической камеры. В торцевой части цилиндрической камеры на входе потоков газа и жидкости расположен диск с перфорацией для входа газа, который своей внешней поверхностью жестко соединен с цилиндрической камерой, а внутренней поверхностью жестко соединен с оросителем. В цилиндрической камере последовательно установлено два завихрителя. Завихритель, расположенный на входе газового потока, жестко скреплен с трубкой оросителя. Завихритель на выходе жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры. Между завихрителями выполнены два зазора для взаимодействия с газом и жидкостью: осевой зазор для взаимодействия с жидкостью и тангенциальный зазор - для взаимодействия с газом. Каждый из завихрителей выполнен в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности образования мелкодисперсной газожидкостной фазы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к устройствам распыления жидкостей для мокрой очистки газовых выбросов и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является форсунка по патенту РФ №2600901, содержащая полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку, с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, в нижней части которой жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса, соосного центральному отверстию сердечника, и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника, а к нижнему основанию усеченного конуса, посредством, по крайней мере, трех спиц, прикреплен рассекатель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, а на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки, рассекатель, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса, посредством, по крайней мере, трех спиц, и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, осесимметрично центральному отверстию центрального сердечника, выполнено дроссельное отверстие (прототип).
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность образования мелкодисперсной газожидкостной фазы.
Технический результат - повышение эффективности образования мелкодисперсной газожидкостной фазы.
Это достигается тем, что в форсунке с эллиптическим завихрителем, содержащей цилиндрическую камеру для подвода газа, осевой ороситель с дроссельными отверстиями для подвода жидкости и завихритель газожидкостного потока, ороситель с дроссельными отверстиями заглушен с выходного конца центробежным элементом, состоящим из последовательно соединенных профилированных дисков, на торцевой части которых выполнены выступы и углубления в форме спирали Архимеда, при этом выступы на одном диске входят с зазором во впадины на другом диске, с образованием канала в форме спирали Архимеда, сообщающимся с полостью цилиндрической камеры, а в торцевой части цилиндрической камеры, на входе потоков газа и жидкости, расположен диск с перфорацией для входа газа, который своей внешней поверхностью жестко соединен с цилиндрической камерой, а внутренней поверхностью жестко соединен с оросителем, причем в цилиндрической камере последовательно установлено два завихрителя, при этом завихритель, расположенный на входе газового потока жестко скреплен с трубкой оросителя, а завихритель на выходе жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры, при этом между завихрителями выполнены два зазора для взаимодействия с газом и жидкостью: осевой зазор для взаимодействия с жидкостью, и тангенциальный зазор - для взаимодействия с газом, при этом каждый из завихрителей выполнен в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы.
На фиг. 1 представлен общий вид форсунки; на фиг. 2 - аксонометрическая проекция завихрителя.
Форсунка с эллиптическим завихрителем содержит цилиндрическую камеру 1 с входной трубкой 2 для орошаемой жидкости, с соосно расположенным в ней осевым оросителем 3 с дроссельными отверстиями 6, выполненными в стенке трубки 2, диаметр которых меньше диаметра осевого оросителя 3. Ороситель 3 для орошаемой жидкости заглушена с выходного конца центробежным элементом 9, состоящим из последовательно соединенных профилированных дисков 10 и 11, на торцевой части которых выполнены выступы и углубления в форме спирали Архимеда. При этом выступы на одном диске 10 входят с зазором во впадины на другом диске 11, с образованием канала в форме спирали Архимеда, сообщающимся с полостью цилиндрической камеры 1. Центральная часть диска 11 с углублениями в форме спирали Архимеда, соединена посредством по крайней мере трех спиц 14 с внутренней поверхностью цилиндрической камеры 1.
В торцевой части цилиндрической камеры 1, на входе потоков газа и жидкости, расположен диск 4 с перфорацией 5 для входа газа (воздуха), который своей внешней поверхностью жестко соединен с цилиндрической камерой 1, а внутренней поверхностью жестко соединен с входной трубкой 2 для подвода орошаемой жидкости.
В цилиндрической камере 1 последовательно установлено два завихрителя 7 и 8, причем завихритель 7, расположенный на входе газового потока жестко скреплен с входной трубкой 2 с осевым оросителем 3, а на выходе завихритель 8 жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры 1, при этом между завихрителями 7 и 8 выполнены два зазора для взаимодействия с газом и жидкостью: осевой зазор 14 для взаимодействия с жидкостью, и тангенциальный зазор 15 для взаимодействия с газом.
Осевой ороситель 3 выполнен с центральным отверстием, равным 0,2 диаметра цилиндрической камеры 1, а трубка 2 соединена с диском 4 с перфорацией 5 для входа газа (воздуха).
К диску 11 центробежного элемента 9, соосно осевому оросителю 3, прикреплен стержень 12, на свободном конце которого установлен диск 13, выполненный в виде спирали Архимеда, который своей внешней поверхностью прикреплен к внутренней поверхности цилиндрической камеры 1, причем направление витков спирали Архимеда в диске 13 противоположно направлению витков спирали Архимеда, образованной дисками центробежного элемента 9.
Каждый из завихрителей 7 и 8 выполнен в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы 16 (фиг. 2).
Форсунка с эллиптическим завихрителем работает следующим образом.
Для входа газа (воздуха) в торцевой части цилиндрической камеры 1, предусмотрен диск 4 с перфорацией 5, а для входа жидкости - трубка 2 осевым оросителем 3.
Осевой ороситель 3 выполнен с центральным отверстием, равным 0,2 диаметра цилиндрической камеры 1.
Два завихрителя 7 и 8, выполненные в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности, повышают скорость образования турбулизованного газожидкостного потока, Организация вращательного движения газожидкостного потока путем его пропускания через параболические завихрители с определенной тангенциальной составляющей скорости является основным фактором стабилизации газожидкостного потока за счет создания требуемого уровня центробежных сил, что позволяет обеспечить эффективность процесса его распыления.
Затем турбулизованный газожидкостной поток взаимодействует с потоком жидкости, выходящем из центробежного элемента 9. Повышение эффективности мелкодисперсности обусловлено также увеличением уровня вращательных скоростей в зазоре между завихрителями 7 и 8, где турболизованный газожидкостной слой получает дополнительное вращение, а также устранением вторичных вихрей, благодаря чему снижается гидравлическое сопротивление форсунки. Потери напора газа при скорости его движения 20 м/с составляют не более 300 Па.
Возможен вариант, когда к внутренней поверхности цилиндрической камеры 1, осесимметрично прикреплено своей внешней поверхностью кольцо 16 с коническим отверстием 17, большее основание конуса которого направлено в сторону центробежного элемента 9, а внутри кольца 16 выполнены, по крайней мере три, сферические полости 18 с резонансными вставками, выполняющие функции резонаторов Гельмгольца, при этом объемы сферических полостей 18 и параметры резонансных вставок подбираются в зависимости от требуемой мелкодисперсности распыляемого потока газожидкостной смеси.
1. Форсунка с эллиптическим завихрителем, содержащая цилиндрическую камеру для подвода газа, осевой ороситель с дроссельными отверстиями для подвода жидкости и завихритель газожидкостного потока, отличающаяся тем, что ороситель с дроссельными отверстиями заглушен с выходного конца центробежным элементом, состоящим из последовательно соединенных профилированных дисков, на торцевой части которых выполнены выступы и углубления в форме спирали Архимеда, при этом выступы на одном диске входят с зазором во впадины на другом диске с образованием канала в форме спирали Архимеда, сообщающегося с полостью цилиндрической камеры, а в торцевой части цилиндрической камеры на входе потоков газа и жидкости расположен диск с перфорацией для входа газа, который своей внешней поверхностью жестко соединен с цилиндрической камерой, а внутренней поверхностью жестко соединен с оросителем, причем в цилиндрической камере последовательно установлено два завихрителя, при этом завихритель, расположенный на входе газового потока, жестко скреплен с трубкой оросителя, а завихритель на выходе жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры, при этом между завихрителями выполнены два зазора для взаимодействия с газом и жидкостью: осевой зазор для взаимодействия с жидкостью и тангенциальный зазор - для взаимодействия с газом, при этом каждый из завихрителей выполнен в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы.
2. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что к диску центробежного элемента соосно осевому оросителю прикреплен стержень, на свободном конце которого установлен диск, выполненный в виде спирали Архимеда, который своей внешней поверхностью прикреплен к внутренней поверхности цилиндрической камеры, причем направление витков спирали Архимеда в диске противоположно направлению витков спирали Архимеда, образованной дисками центробежного элемента.
3. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что к внутренней поверхности цилиндрической камеры осесимметрично прикреплено своей внешней поверхностью кольцо с коническим отверстием, большее основание конуса которого направлено в сторону центробежного элемента, а внутри кольца выполнены по крайней мере три сферические полости с резонансными вставками, выполняющие функции резонаторов Гельмгольца, при этом объемы сферических полостей и параметры резонансных вставок подбираются в зависимости от требуемой мелкодисперсности распыляемого потока газожидкостной смеси.
