SU1526789A1 - Method of mixing two flows - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии смещени  турбулентных потоков жидкостей или газов. Способ позвол ет повысить эффективность смещени  при переменных режимах, конструктивных и технологических отклонени х. Это достигаетс  тем, что в центральный поток одного компонента поперечно подают поток другого. Поперечный поток подают в виде системы попарно соудар ющихс  струй. При переменных режимах работы измен ют угол между соудар ющимис  стру ми. Дополнительно измен ют рассто ни  между ними в процессе эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 ил.This invention relates to a technique for shifting turbulent flows of liquids or gases. The method makes it possible to increase the bias efficiency under variable conditions, structural and technological deviations. This is achieved in that the flow of the other is transversely fed into the central flow of one component. The transverse flow is supplied as a system of pairwise colliding jets. In variable operation modes, the angle between the colliding jets is changed. Additionally, the distances between them are changed during operation. 1 hp f-crystals, 3 tab., 3 Il.

Description

Изобретение относитс  к технологии смешени  турбулентных потоков жидкостей или газов и может быть использовано дл  повышени  эффективности смешени  в устройствах различного назначени , например смесител х горелочных устройств.The invention relates to the technology of mixing turbulent flows of liquids or gases and can be used to increase the mixing efficiency in devices for various purposes, for example, burner mixers.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности смешени  при переменных режимах работы, конструктивных и технологических отклонени х.The aim of the invention is to increase the mixing efficiency under variable operating conditions, structural and technological deviations.

Ма фиг.1 приведена принципиальна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 и 3 - разрез А-А на фиг.1 (при различных положени х соседних сопл).Ma Fig. 1 is a schematic diagram of a device implementing the proposed method; Figures 2 and 3 are section A-A in Figure 1 (for different positions of adjacent nozzles).

Камера смешени  содержит корпус 1, на боковой поверхности которого расположен р д сопл 2 и 3. Соседние соплаThe mixing chamber comprises a housing 1, on the side surface of which a row of nozzles 2 and 3 is located. Adjacent nozzles

2 и 3 разм лцены под углом друг к другу . Одна группа сопл, например 2, с помощью цилиндрических шарниров А установлена на боковой поверхности канала (фиг.2). Друга  группа сопл, например 3, с помощью цилиндрических шарниров соединена с цилиндрической обечайкой S, установленной на корпусе 1 с возможностью поворота. На боковой поверхности корпуса 1 и обечайки 5 имеютс  пазы 6,и7, в которые вход т сопла 3 и 2 соответственно. Пазы 6 и 7 имеют форму овалов, расположенных поперечно относительно корпуса 1. Сопла 2 и 3 соединены с кольцами 8 и 9, установленнь1ми с возможностью поворота. Сопла 2 и 3 опо сывают коллектор 10, который сообщаемс  с высоконапорной магистралью 11.2 and 3 are at an angle to each other. One group of nozzles, for example 2, with the help of cylindrical hinges And installed on the side surface of the channel (figure 2). Another group of nozzles, for example 3, is connected by a cylindrical hinge with a cylindrical shell S mounted on the housing 1 with the possibility of rotation. On the side surface of the housing 1 and the shell 5 there are grooves 6, and 7, which include nozzles 3 and 2, respectively. The grooves 6 and 7 have the form of ovals located transversely relative to the housing 1. The nozzles 2 and 3 are connected to the rings 8 and 9, which are rotatably mounted. The nozzles 2 and 3 surround the collector 10, which communicates with the high-pressure main 11.

СГSG

иand

а осand os

СбSat

Пример 1. Готов т смесь двух газов; продукты сгорани  и холодный воздух.Example 1. Preparing a mixture of two gases; products of combustion and cold air.

Расход продуктов сгорани  G, 50 г/с, температура потока Т,, 573 К температура воздуха 1,293 К. Номинальное соотношение расходов 25%, GConsumption of combustion products G, 50 g / s, flow temperature T ,, 573 K, air temperature 1.293 K. Nominal flow ratio 25%, G

G.. ;;--;;- 0,25. Коэффициент  G .. ;; - ;; - 0,25. Coefficient

Ь,+Ь2 Пуассона газов: продукты сгорани  B, + b2 Poisson gases: products of combustion

К, 1,33, воздух ,.K, 1.33, air,.

Диаметр проходного сечени  корпуса с 50 мм.The diameter of the housing section with 50 mm.

Индексы: 1 - снос и1ий поток, 2 - поперечные струи, н - номинальное значение. Необходимо обеспечить максимально возможный диапазон стабильной работы в окрестности номинальног значени  расходов (вплоть до 0,5) на удалении от сечени  ввода струй, равном 0,8 d, т.е. 0,8 калибра. Indices: 1 - demolition and flow, 2 - transverse jets, n - nominal value. It is necessary to ensure the maximum possible range of stable operation in the vicinity of the nominal flow rate (up to 0.5) at a distance from the injection section of the jets equal to 0.8 d, i.e. 0.8 caliber.

Основной поток поступает по осевому каналу корпуса 1. Другой поток (высоконапорный) из магистрали 11 поступает в коллектор 10, равномерно распредел етс  по соплам 2 и 3 и истекает из них в виде систем поперечных попарно-соудар ющихс  струй, чтоThe main flow enters the axial channel of the housing 1. Another flow (high-pressure) from line 11 enters the collector 10, is evenly distributed through nozzles 2 and 3 and flows out of them in the form of systems of transverse pair-colliding jets, which

ведет к достижению в зоне соударени leads to reach in the impact zone

высокой интенсивности турбулентности (до 50%) и образованию слившихс  струй пр мого и обратного потоков. Это способствует повышению эффективности смешени  в устройстве. high intensity of turbulence (up to 50%) and the formation of coalescing direct and reverse streams. This contributes to the efficiency of mixing in the device.

Увеличение угла соударени  струй, дocтигaюu eгoc  за счет противоположного поворота колец 8 и 9 (кольцо 8 против часовой стрелки), ведет к снижению интенсивности (импульса) пр мотока (слившейс  струи, направленной в центральную часть потока смеси) и возрастанию интенсивности противрто- ка (слившейс  струи, направленной в периферийные слои потока смеси). При небольших углах соударени  увеличение с/ ведет к уменьшению С-апт счет преобладающего вли ни  уменьшени  загромождени  потока стру ми вследствие их сли ни  и увеличени  интенсивности радиальных перетеканийIncreasing the angle of impact of the jets, which is reached by the opposite rotation of the rings 8 and 9 (the ring 8 counterclockwise), leads to a decrease in the intensity (impulse) of the motor (the merged jet directed to the central part of the mixture flow) and an increase in the intensity of the counter-flow ( fused jet directed into the peripheral layers of the mixture flow). At small angles of impact, an increase in c / leads to a decrease in C-apt due to the predominant effect of a decrease in blocking of the stream by jets due to their fusion and an increase in the intensity of radial flows.

Уменьшение рассто ни  между стру ми , характеризуемого параметром S, определ ет более раннее вдоль траектории и по длине устройства сли ние струй, что ведет к повышению интенсиности радиальных перетеканий и снижению энергетических затрат дл  приготовлени  смеси.The reduction in the distance between the streams, characterized by the parameter S, determines earlier the fusion of the streams along the trajectory and along the length of the device, which leads to an increase in the intensity of radial overflows and a decrease in the energy expenditures for the preparation of the mixture.

Качество перемешивани  характеризуют параметром качества смешени  Q и максимальной не равномерностью кон- цент ратрационного (температурного) пол  C () , где О - отношение фактической неравномерности концентрационного пол  к максимально возможной 0 ЛС/Д . Например, дл  полей параметров с недостатком поперечного компонента в центральной части потокаThe quality of mixing is characterized by the mixing quality parameter Q and the maximum non-uniformity of the concentration of the ratratational (temperature) field C (), where O is the ratio of the actual unevenness of the concentration field to the maximum possible 0 LS / A. For example, for parameter fields with a lack of a transverse component in the central part of the flow

г --Гg - y

макс  Max

1-е1st

cfcf

где С„ - средне . с,where C „- medium. with,

00

5five

0 5 0 0 5 0

5 массовое значение.5 mass value.

Результаты сравнительных испытаний приведены в табл.1.The results of comparative tests are given in table.1.

Дл  предлагаемого и известного способов максимальна  эффективность смешени  на рассто нии 0,8 калибра о сечени  ввода струй практически одинакова в номинальной точке (,25). Однако при отклонении от С„ по известному способу качество смешени  резко снижаетс , а неравномерн ость пол  на выходе возрастает, при ,20 качество смешени  наименьшее ,07, а неравномерность пол  смеси наибольша  - ,180.For the proposed and well-known methods, the maximum mixing efficiency at a distance of 0.8 caliber about the cross-section of the injection of the jets is almost the same at the nominal point (, 25). However, when deviating from С „by a known method, the mixing quality decreases sharply, and the unevenness of the output floor increases, with, 20, the mixing quality is the smallest, 07, and the unevenness of the mixture floor is the highest, 180.

Услови  реализации предлагаемого способа ,,, -1 u, 25°; S«avc SMMH 0,35; ксличе ггвосопл 8. Здесь SConditions for the implementation of the proposed method ,, -1 u, 25 °; S "avc SMMH 0.35; xlice gvvosopl 8. Here S

nS , где S - рассто ние между coeЯ о fnS, where S is the distance between coe f

диненными соплами. G, достигают приnozzles. G, reach at

S мии S missions

G,G,

, при S,, with S,

А« ко «ajco Качество смешени  поддерживаетс  практически посто нным на одном уровне, т.е.9 0,,99 минимальное качество перемешивани  имеет место при ,30 9 0.97. uC,,0,Oi4.,And “ko” ajco The quality of mixing is maintained almost constant at the same level, i.e. 9 0,. 99 the minimum mixing quality occurs at, 30 9 0.97. uC ,, 0, Oi4.,

В табл.2 приведены значени  оптимальных углов соударени  струй и рассто ни  между стру ми и параметров процесса дл  конкретных переменных режимов работы.Table 2 shows the values of the optimal angles of impact of the jets and the distance between the jets and the process parameters for specific variable modes of operation.

Поддержание стабильных характеристик возможно только за счет изменени  угла между стру ми oi, однако при этом несколько возрастает Х и снижаетс  параметр качества (при фиксированном Х,) . Кроме того, при больших углах соударени  возрастают энергетические затраты дл  приготовлени  смеси.Maintaining stable performance is possible only by changing the angle between the jets oi, however, X increases slightly and the quality parameter decreases (with a fixed X,). In addition, at large collision angles, energy costs for preparing the mixture increase.

В процессе эксплуатации диапазон изменени  рабочей точки (настройки) может идти один или несколько раз через очень значительный промежутокDuring operation, the range of change of the operating point (setting) may go one or several times over a very significant period

15267RQ(15267RQ (

времени. При этом дл  объектов, ис-- 1,5; бензин 50-55, вода . Номипользуемых в различных услови х (например , на разных нефтепромыслах, отличающихс  обводненностью эмульсии), осуществл етс  сво  настройка. Кроме того, объекты за счет допусков на изготовление (отклонение конструктивных параметров), эксплуатируемые в одних и тех же услови х, также имеют автономную настройку, чтобы исключить негативные  влени  неточности изготовлени . Таким образом, предлагаемый способ позвол ет повысить унификацию объектов, его используюи(их. iof time. At the same time for objects, is-- 1.5; gasoline 50-55, water. Used in various conditions (for example, in different oil fields that are characterized by watering of the emulsion), its adjustment is carried out. In addition, the objects, due to manufacturing tolerances (deviation of design parameters), operated under the same conditions, also have an autonomous setting in order to eliminate the negative effects of manufacturing inaccuracy. Thus, the proposed method allows to increase the unification of objects that use it (them. I

Если в процессе эксплуатации происходит существенное изменение условий (например, при сжигании забаласти- рованного газа) в течение незначительных промежутков времени, перенастройка осуществл етс  во врем  процесса смешени .If during operation there is a significant change in conditions (for example, when burning burned gas) for short periods of time, reconfiguration takes place during the mixing process.

П р и м е р 2. Среды жидкость - жидкость (смесь нефт ного сульфоната,PRI mme R 2. Medium liquid - liquid (a mixture of petroleum sulfonate,

нальный режим соотношени  сред 5:1:1 :55:38. Услови  реализации по извест- 5 ному способу: d,50 мм, , t 4,5, ,0; о 60 по предлагаемому; d, 50 мм; m п - 8; S 1,0;, Х,90 , , где m - количество р дов отверстий .the national regime of the ratio of media is 5: 1: 1: 55: 38. The conditions of realization according to the known method: d, 50 mm,, t 4,5,, 0; o 60 on the proposed; d, 50 mm; m p - 8; S 1,0 ;, X, 90,, where m is the number of rows of holes.

Ш Известный способ не обеспечивает поддержание 9 в заданном диапазоне параметров рабочих сред (0д««к 0,б7) . Предлагаемый способ за счет ( , ) lin ; ,i«0-1,0 обес15 печивает поддержание 05 0,97.Ø The known method does not support 9 in a given range of parameters of the working environments (0d «« to 0, b7). The proposed method due to (,) lin; , i “0-1.0 security ensures the maintenance of 05 0.97.

Claims (2)

1. Способ смешени  двух потоков, 20 заключающийс  в том,, что в центральный поток, поступающий по каналу, подают поперечный поток, состо щий из расположенных по периметру попарно соудар ющихс  струй, отличаю- изопропилового спирта, деэмульгатора, 25 щ и и с   тем,.что, с целью повышени  бензина и воды).эффективности процесса при переменных1. A method of mixing two streams, 20 which consists in the fact that a transverse stream, consisting of arranged jets of colliding jets, differing from isopropyl alcohol, demulsifier, 25 u, and y, is supplied to the central stream entering through the channel. ,. which, in order to increase gasoline and water.) process efficiency with variable Параметры сред: нефт ной сульфонат режимах работы, конструктивных и тех- ,,992;/U 10 П при ОЧ , бен- 3kiH Р 0,10-0,73, кинематическа  в зкость 0,35; изопропиловый спирт р 0,785-0,7«e; ,89.n, деэмульгатор р 1,05; П при 40 С. Общий расход 0,035 мз/с.Media parameters: oil sulphonate operating modes, constructive and technical, 992; / U 10 P at PTS, ben-3kiH P 0.10-0.73, kinematic viscosity 0.35; isopropyl alcohol p 0.785-0.7 e e; , 89.n, demulsifier p 1.05; P at 40 C. Total consumption of 0.035 mz / s. Соотношение расходов, %: сульфонат 5-10,1 спирт 1-1,5{ дезмульгатор 1нологических отклонени х, измен ют значение угла между соудар ющимис The cost ratio,%: sulfonate 5-10.1 alcohol 1-1.5 {desmulgator 1nological deviations, change the value of the angle between the colliding 30 стру ми.30 jets. 2. Способ по п.1, отличающий с   тем, что измен ют рассто ние между соудар ющимис  стру ми. Таблица2. The method according to claim 1, wherein the distance between the colliding jets is changed. Table 1,5; бензин 50-55, вода . Номи1.5; gasoline 50-55, water. Nomi нальный режим соотношени  сред 5:1:1 :55:38. Услови  реализации по извест- ному способу: d,50 мм, , t 4,5, ,0; о 60 по предлагаемому; d, 50 мм; m п - 8; S 1,0;, Х,90 , , где m - количество р дов отверстий .the national regime of the ratio of media is 5: 1: 1: 55: 38. The conditions of realization by the known method: d, 50 mm,, t 4,5,, 0; o 60 on the proposed; d, 50 mm; m p - 8; S 1,0 ;, X, 90,, where m is the number of rows of holes. Известный способ не обеспечивает поддержание 9 в заданном диапазоне параметров рабочих сред (0д««к 0,б7) . Предлагаемый способ за счет ( , ) lin ; ,i«0-1,0 обеспечивает поддержание 05 0,97.The known method does not support 9 in a given range of parameters of the working environment (0d «« to 0, b7). The proposed method due to (,) lin; , i “0-1.0 provides support 05 0.97. Формула изобретени Invention Formula режимах работы, конструктивных и теoperating modes, constructive and those нологических отклонени х, измен ют значение угла между соудар ющимис deviations change the value of the angle between the colliding 30 стру ми.30 jets. 2. Способ по п.1, отличающий с   тем, что измен ют рассто ние между соудар ющимис  стру ми. Таблица2. The method according to claim 1, wherein the distance between the colliding jets is changed. Table Способ х, J б„ С„,„ 0,, е,н iG,, С„„,е &С„„,Method x, J b „С„, „0 ,, e, n iG ,, С„ „, е & С„ „, Известный 0,8 0,25 0,20 0,99 0,07 Предла- гаемый 0,8 0,25 0,30 0,99 0,97Known 0.8 0.85 0.20 0.99 0.07 Proposed 0.8 0.25 0.30 0.99 0.97 G о,20 о,21 Jo,22 ,23 о,24 Го,25 Го,2б |о,,28 0,29 о,30G o, 20 o, 21 Jo, 22, 23 o, 24 Go, 25 Go, 2b | o ,, 28 0.29 o, 30 «/,град 25“/ Grad 25 30thirty 38 38 0,350,ii20,470,51 0,560,600.350, ii20,470,51 0,560,60 0,980,980,990,98 0,990,990,980,980,990,98 0,990,99 0,070,210,+30,65 0,,990.070.210, + 30.65 0,, 99 0,800,800,800,80 0,800,800.800.800.800.80 0.800.80 0,770,7А0,720,70 0,б90,680.770.7A0.720.70 0, B90.68 0,0030,,0020,002 0,0030,0020.0030, 0020.002 0.0030.002 0,1800,1250,0690,037 0,0210,0030.1800.1250.0690.037 0.0210.003 микmik 0,006 0,30 0,180 0,0030.006 0.30 0.180 0.003 0,100 0,30 0,00 0,002 Табли ца20.100 0.30 0.00 0.002 Table 2 8695112 8695112 0,690,78 0,8tt0,821,00.690.78 0.8tt0.821.0 0,990,98 0,970,980,970,990,98 0,970,980,97 0,920,89 0,,810,790.920.89 0, 810.79 0,800,80 0,800,800,800.800.80 0.800.800.80 0,670,65 0,630,620,620.670.65 0.630.620.62 0,0020,003 0,0020,0030,000,0020,003 0,0020,0030,00 0,ОЙ0,019 0,0210,0280,00320, OH0.019 0.0210.0280.0032 AiAAiA mui.zmui.z A-4A-4 ЮYU Фе/г.ЗFe / g.Z.