SU1549570A1

SU1549570A1 - Гидродинамический гомогенизатор-смеситель

Info

Publication number: SU1549570A1
Application number: SU884410359A
Authority: SU
Inventors: Юрий Петрович Родионов
Original assignee: Южное Производственное Объединение Рефрижераторного И Транспортного Флота "Югрыбхолодфлот"
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1990-03-15

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл подготовки водотопливных эмульсий и обеспечивает повышение эффективности диспергировани взаимонерастворимых жидкостей и расширение технологических возможностей. Гидродинамический гомогенизатор-смеситель содержит диспергатор 1 , состо щий из сопла 3, цилиндрической камеры 4 смешени , радиального отверсти 5 дл ввода подмешиваемой среды и диффузора 7 на выходе из камеры 4. Кавитационный реактор 2 содержит цилиндрическую пр моточную камеру 8 и полый кавитатор 12. Полость 13 кавитатора 12 соединена патрубком 14 с цилиндрической камерой 4 смешени . Пр моточна камера 8 имеет на входе конфузорный участок 9 и установлена с возможностью перемещени относительно кавитатора 12. Реактор 2 подключен к входному трубопроводу 18 параллельно диспергатору 1. Последний снабжен рециркул ционным трубопроводом 19. 1 ил.

Description

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

Цель изобретения - повышение эффективности 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 й кавитационный реактор 2, Диспергатор 1 состоит из сопла 3 с конфузорным входом, цилиндрической 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 участком 9 диффузора 10. Камера 8 имеет возможность осевого перемещения по резьбе 11 относительно неподвижного полого кавитатора 12 с полостью 13, размешенного в прямоточной камере 8.

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

Схема подключения данного устройства снабжена трубопроводом 16 подачи нефтепродукта, шестеренчатым насосом 17, нагнетательным (входным) трубопроводом 18, рециркуляционным трубопроводом 19, трубопроводом подвода эжектируюшей среды 20, трубопроводом отвода эжектируюшей и эжектируемой среды 21, запорной арматурой (клапанами) 22.

Диспергатор и кавитационный реактор подключены к входному трубопроводу параллельно»

Устройство работает следующим образом.

В случае применения гомогенизатора-смесителя по прямому назначению предварительно подогретый мазут подается насосом 17 одновременно по двум взаимозависимым трубопроводам 18 в диспергатор 1 й в кавитационный реактор 2.

При прохождении через сопло 3 диспергатора 1 скорость потока увеличи вается, а статическое давление падает до давления ниже атмосферного. Вместе 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 насыщенных паров воды. Кавитационное с схлопывание парогазовых пузырьков наблюдается во второй ступени цилиндрической камеры смешения 4 и является основным фактором диспергирующего воздействия в диспергаторе 1.

Обработанная таким образом смесь через рециркуляционный трубопровод 19 подается на всасывание шестерен- | чатого насоса 17, а от насоса подается на последующую обработку в кавитационный реактор 2, перемешиваясь с топливом, которое предстоит еще обработать. 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. Относительное удлинение камеры 8 обеспечивает широкий диапазон развитых кавитационных режимов с наибольшей жесткостью воздействия на обрабатываемую среду. В диффузорной части 10 происходит преобразование скоростного на- ’ пора в статический.

Конструкция аппарата такова, что полость суперкаверны кавитационного реактора сообщается патрубками 14 и 6 с камерой смешения 4 диспергатора

1. При данной температуре водотоплив- .

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 •6 дит следующим образом. Предварительно подогретая обводненная среда по трубопроводу 16 подается к насосу 17. От насоса 17 обводненная среда подает ся к кавитационному реактору 2. При обтекании конуса кавитатора I2 при данной температуре в полости суперкаверны обеспечивается разрежение, 10 равное давлению насыщенных паров воды. На границе раздела фаз суперкаверны будет происходить вскипание фазовых включений воды и заполнение пузырьков на границе раздела фаз суперкаверны, т.е. снижает эффектив— 1 ность кавитационной обработки среды в аппарате. В то же время в диспергаторе 1 обеспечивается давление разрежения до давления насыщенных паров при данной температуре в широких пре- ί делах режимов обработки и объединение камеры смешения 4 диспергатора 1 с полостью суперкаверны кавитационного реактора 2, позволяет обеспечить давление в суперкаверне, равное давле— 7 нию насыщенных паров среды при данной температуре при всех режимах суперкавитации.

При скорости обтекания число кавитаций равно - зд ^Gk = 2(р_0о- Р_к) /pV„, где - давление перед кавитатором';

р - плотность среды;

Р^ - давление в каверне.

При помощи перемещения прямоточной ^5 камеры 8 по резьбе относительно неподвижного кавитатора 12 и при помощи регулирующего органа 15, изменяя число Фруда F_r - Y^/^gd,.,' где d_t - 40 диаметр кавитатода, и степень загромождения потока F_k = d_k/D, можно управлять длиной каверны 1_к и вследствие того, что число Струхаля Sh = = I_Kf_rt/V«> = 0,21-0,31, и частотой ее 45 пульсации f_и, которой в основном и определяются размеры дробления кавитационных пузырьков, что однозначно определяет жесткость кавитационной обработки среды. · 50

В диффузоре 10 происходит преобразование скоростного напора в статический . В дальнейшем обработанная среда из диффузора 10 поступает по назначению. 55

В случае применения гомогенизатора-смесителя для обезвоживания топлива и масел, работа установки прОисхо полости суперкаверны исключительно парами воды, так. как температура ки~ пения''нефтепродуктов в три и более раз выше 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 диспергирующей обработке в данной установке, как это было описано выше.

Claims

Формула изобретения

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 - диффузор, о т л и ч а п щ и й 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 имеющим полый кавитатор и прямоточную камеру с конфузорным входным участком, установленную с возможностью перемещения -относительно кави7 гатора, полость кавитатора соединена с цилиндрической камерой диспергато ра, а диспергатор снабжен рециркуляционным трубопроводом.