WO2021215964A2 - Вихревой газожидкостный смеситель - Google Patents
Вихревой газожидкостный смеситель Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021215964A2 WO2021215964A2 PCT/RU2021/000257 RU2021000257W WO2021215964A2 WO 2021215964 A2 WO2021215964 A2 WO 2021215964A2 RU 2021000257 W RU2021000257 W RU 2021000257W WO 2021215964 A2 WO2021215964 A2 WO 2021215964A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- gas
- liquid
- air
- mixing
- swirler
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
Definitions
- the invention relates to a device intended for organizing the processes of mixing a liquid with a gas-air mixture or with several gases supplied together, as well as intensifying these processes.
- This device can be used in the oil refining, petrochemical, chemical, food, pharmaceutical industries, as well as in the organization of microbiological and biotechnological processes.
- the disadvantage of this device is the low mixing efficiency of the supplied streams.
- a mixer of liquids and gases is known from the field of technology, disclosed in patent RU 2333789, published on 20.09.2008, containing a toroidal mixing chamber, inlet and outlet pipes connected to the mixing chamber tangentially.
- the supply of products through the inlet pipes is carried out in one direction relative to the clockwise rotation, and the mixture outlet through the outlet pipe is made in the opposite direction relative to the clockwise rotation.
- the high-speed swirling nature of the flow in the toroidal mixing chamber provides a natural mechanism for mixing the incoming flows.
- the disadvantage of this design is the complexity in the manufacture of a torus chamber, especially when using high-pressure flows, limited controllability of the mixing process, which is regulated only by the value of the pressure at the inlet, as well as low mixing efficiency in a single-pass process.
- a device for mixing liquid and gas is known, disclosed in patent RU 2622414, published on 06/15/2017, containing an axial cylindrical mixing chamber and concentrically located around it inner and outer cylindrical bodies, and the axial cylindrical mixing chamber and the inner cylindrical body are fastened to each other and to the outer cylindrical housing by means of internal flanges, at one end of the external cylindrical housing there is an external flange for connection to the liquid supply pipeline, and at its other end there is an external flange for drainage of the mixture, slotted notches are made on the side surface of the mixing chamber, an external flange is connected to the external cylindrical housing tangentially a gas supply pipe, and the outer and inner cylindrical bodies are tangentially connected by an inner pipe.
- the disadvantage of this design is the complexity of manufacturing a swirling device in the annular space of the apparatus.
- a static mixer disclosed in the utility model patent RU 170199, published on April 18, 2017, intended for mixing process streams, containing a tubular cylindrical body with a constriction in the middle part, dividing it into branch pipes for supplying the first of the mixed streams and discharge the mixture with at least two branch pipes for supplying reagents to the mixed flow, and the branch pipe for removing the mixture is a cavitation chamber containing a turbulizing element in the form of a cylindrical body, installed perpendicular to the walls of the branch pipe mixture, rigidly fixed in the walls of the said branch pipe, having at the base of the entrance of the tubular constriction of the middle part of the tubular cylindrical body a complex variable cross-section in the form of a step with an internal reverse slope in the form of a cone.
- the technical problem to be solved by this invention is the sequential mixing of the prepared liquid stream with air and gas by means of counter-directed swirling supplied to the mixing zone of air and gas streams, which promotes intensification of the gas phase absorption processes, and produces preliminary homogenization of the saturated gas-liquid mixture before feeding to the consumer, which significantly reduces the time required to prepare a mixture of liquid, air and gas and intensifies the process of mass transfer.
- the vortex gas-liquid mixer containing coaxially installed inlet liquid branch pipe, designed to supply the prepared liquid to the mixing chamber, and a vortex expansion chamber, ensuring homogenization of the resulting gas-liquid mixture at the outlet from the device, is additionally equipped with an annular air and annular gas swirlers installed counter-flowing to each other and providing tangential supply of air and gas, respectively, to the mixing zones located in the swirler housing, which has inlets for supplying prepared air and gas to the annular swirlers of air and gas, and serving as a connecting device.
- FIG. 1 shows a structural diagram of a vortex gas-liquid mixer in longitudinal section; in fig. 2 - view A-A in figure 1; in Fig.Z - view BB in Fig.1.
- the vortex gas-liquid mixer contains a housing of swirlers 1, an annular air swirler 2, an annular gas swirler 3, an inlet liquid pipe 4, an expansion vortex chamber 5.
- Vortex gas-liquid mixer operates as follows. Through the inlet liquid pipe 4, the prepared liquid is supplied to the mixing zone "liquid-air-gas". At the same time, air and gas are supplied through the inlets to the annular air swirler 1 and to the annular gas swirler 3, respectively. Air and gas are supplied to the mixing zones tangentially and counter-flowing to each other.
- the gas flow swirling tangentially, counterclockwise, narrowing acquires a tangential-translational movement in the calibrated channel between the profiled dividing wall of the swirler body 1 and the profiled wall of the annular gas swirler 3.
- the counter-swirling gas flow with the corresponding design pressure and flow rate, on cutting off the dividing wall of the swirler body 1 and further along the axis turbulizes the process, which is the most effective method of volumetric mixing of the components.
- vortex gas-liquid mixer creating vortex-like phenomena that contribute to the homogenization of the mixture.
- the technical result of the proposed invention is to solve the problem associated with the intensification of the phase mixing process in the mixer. This is achieved by installing an annular air swirler and an annular gas swirler in the mixer, installed in a counterflow direction to each other and providing tangential supply of air and gas, respectively, to the mixing zones.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Accessories For Mixers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к классу устройств, предназначенных для проведения процессов смешения жидкости с газовоздушной смесью или несколькими газами, подаваемыми совместно, и интенсификации этих процессов. Устройство может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой, фармацевтической промышленности, при организации микробиологических и биотехнологических процессов. Вихревой газожидкостный смеситель содержит патрубок входной жидкостный для передачи жидкости в зону смешения. Завихритель кольцевой воздушный и завихритель кольцевой газовый обеспечивают тангенциальную подачу воздуха и газа к зонам смешения в противоточных направлениях. Корпус завихрителей имеет входные отверстия для подачи воздуха и газа к завихрителям. Вихревая расширительная камера расположена соосно и обеспечивает гомогенизацию газожидкостной смеси на выходе смесителя. Устройство реализует последовательное смешение потока жидкости с воздухом и газом посредством встречно направленной закрутки потоков воздуха и газа, способствующей интенсификации процессов абсорбции газовой фазы, и производит предварительную гомогенизацию насыщенной газожидкостной смеси перед подачей к потребителю. Изобретение обеспечивает быстрое и устойчивое образование потока газожидкостной смеси. Настройка режима работы смесителя производится заданием расходных характеристик жидкости, воздуха и газа известными техническими устройствами и значительно облегчает процесс эксплуатации.
Description
ВИХРЕВОЙ ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ
Область техники
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для организации процессов смешения жидкости с газовоздушной смесью или с несколькими газами, подаваемыми совместно, а также интенсификации этих процессов.
Данное устройство может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой, фармацевтической промышленности, а также при организации микробиологических и биотехнологических процессов.
Предшествующий уровень техники
С целью интенсификации процесса смешения фаз используют попеременное изменение формы и направления потока, закручивание, эффективное распределение газожидкостного потока по рабочему объему аппарата. Смешивание жидкости с газом вихревыми газожидкостными смесителями находит широкое применение, как способ интенсификации технологических процессов теплообмена и массообмена.
Известен вихревой смеситель, описанный в авторском свидетельстве SU 251545, опубликованном 09.10.1969, содержащий смесительную камеру с тангенциальными вводами, которая для интенсификации процесса смешивания размещена в клапане распределительного устройства.
Недостатком данного устройства является невысокая эффективность смешивания подаваемых потоков.
Из области техники известен смеситель жидкостей и газов, раскрытый в патенте RU 2333789, опубликованном 20.09.2008, содержащий торообразную камеру смешения, входные и выходной патрубки, подсоединенные к камере смешения по касательной. Подачу продуктов по входным патрубкам производят по одному направлению относительно вращения часовой стрелки, а выход смеси по выходному патрубку производят в противоположном направлении относительно вращения часовой стрелки. Скоростной закрученный характер течения в тороидальной камере смешения обеспечивает естественный механизм перемешивания входящих потоков.
Недостатком данной конструкции является сложность в изготовлении торовой камеры, в особенности с использованием потоков с высоким давлением, ограниченная управляемость процессом смешения, который регулируется только величиной напора на входе, а также низкая эффективность смешения при однопроходном проведении
процесса.
Известно устройство смешения жидкости и газа, раскрытое в патенте RU 2622414, опубликованном 15.06.2017, содержащее осевую цилиндрическую камеру смешения и расположенные концентрически вокруг нее внутренний и внешний цилиндрические корпуса, причем осевая цилиндрическая камера смешения и внутренний цилиндрический корпус скреплены между собой и с внешним цилиндрическим корпусом посредством внутренних фланцев, на одном конце внешнего цилиндрического корпуса выполнен внешний фланец для присоединения к трубопроводу подачи жидкости, а на другом его конце выполнен внешний фланец для отвода смеси, на боковой поверхности камеры смешения выполнены щелевые просечки, к внешнему цилиндрическому корпусу присоединен по касательной внешний патрубок для подачи газа, а внешний и внутренний цилиндрические корпуса соединены по касательной внутренним патрубком.
Недостатком данной конструкции является сложность изготовления закручивающего устройства в межтрубном пространстве аппарата.
Известно смешивающее устройство, раскрытое в патенте RU 2585029, опубликованном 27.05.2016, содержащее камеру смешения, соединенные с ней, по меньшей мере, две коаксиально размещенные цилиндрические трубы, по которым потоки текучей среды поступают на смешение, завихритель, установленный, по меньшей мере, в одной из труб, и штуцер для вывода смеси, завихритель установлен с возможностью подвода закрученного потока на вход камеры смешения с интенсивностью, определяемой из отношения момента количества движения потока текучей среды к осевому количеству движения потоков на входе в камеру смешения, которое равно или больше 0,7.
Получаемая смесь характеризуется значительной неоднородностью. Таким образом, это устройство не может рассматриваться как эффективный смеситель.
Известен также, принятый за прототип, статический смеситель, раскрытый в патенте на полезную модель RU 170199, опубликованном 18.04.2017, предназначенный для перемешивания технологических потоков, содержащий трубчатый цилиндрический корпус с сужением в средней части, разделяющим его на патрубки для подвода первого из смешиваемых потоков и отвода смеси с, по меньшей мере, двумя патрубками подачи реагентов в смешиваемый поток, а патрубок отвода смеси представляет собой кавитационную камеру, содержащую турбулизирующий элемент в виде цилиндрического тела, установленного перпендикулярно стенкам патрубка отвода
смеси, жестко закрепленного в стенках упомянутого патрубка, имеющего в основании входа трубчатого сужения средней части трубчатого цилиндрического корпуса сложное переменное сечение в виде уступа с внутренним обратным уклоном в виде конуса.
Недостатком данного статического смесителя является то, что в нем не достигается равномерного распределения смешиваемых компонентов по объему получаемой смеси.
Данный недостаток обусловлен тем, что создаваемое в нем поперечное движение перемешиваемой смеси недостаточно для достижения необходимого механического взаимодействия обрабатываемых сред.
Раскрытие изобретения
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является последовательное смешение потока подготовленной жидкости с воздухом и газом посредством встречно направленной закрутки, подаваемых в зону смешения потоков воздуха и газа, способствующей интенсификации процессов абсорбции газовой фазы, и производящей предварительную гомогенизацию насыщенной газожидкостной смеси перед подачей к потребителю, что значительно снижает время, необходимое на подготовку смеси жидкости, воздуха и газа и интенсифицирует процесс массопереноса.
Поставленная задача решается за счет того, что вихревой газожидкостный смеситель, содержащий соосно установленные входной жидкостный патрубок, предназначенный для подачи подготовленной жидкости в камеру смешения, и вихревую расширительную камеру, обеспечивающую гомогенизацию получившейся газожидкостной смеси на выходе из устройства, дополнительно снабжен кольцевым воздушным и кольцевым газовым завихрителями, установленными в противоточном друг другу направлении и обеспечивающими тангенциальную подачу воздуха и газа, соответственно, к зонам смешения, расположенными в корпусе завихрителей, имеющем входные отверстия для подачи подготовленных воздуха и газа к кольцевым завихрителям воздуха и газа, и выполняющем функцию соединительного устройства.
Краткое описание фигур чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена конструктивная схема вихревого газожидкостного
смесителя в продольном разрезе; на фиг. 2 - вид А- А на фиг.1 ; на фиг.З - вид Б-Б на фиг.1.
Вариант осуществления изобретения
Вихревой газожидкостный смеситель содержит корпус завихрителей 1 , завихритель кольцевой воздушный 2, завихритель кольцевой газовый 3, патрубок входной жидкостный 4, камеру вихревую расширительную 5.
Вихревой газожидкостный смеситель работает следующим образом. Через патрубок входной жидкостный 4 подается подготовленная жидкость в зону смешения «жидкость-воздух-газ». Одновременно происходит подача воздуха и газа через входные отверстия в завихритель кольцевой воздушный 1 и в завихритель кольцевой газовый 3 соответственно. Подача воздуха и газа к зонам смешения происходит тангенциально и в противоточном друг другу направлениях.
Закрученный тангенциально, по часовой стрелке, воздушный поток, сужаясь, приобретает тангенциально-поступательное движение в калиброванном кольцевом канале между внешней поверхностью патрубка входного жидкостного 4 и профилированной разделительной перегородкой корпуса завихрителей 1. Закрученный воздушный поток, имея расчетные параметры по давлению и расходу, на срезе патрубка входного жидкостного 4 смешивается со струей жидкости, придавая ей вращение.
Закрученный тангенциально, против часовой стрелки, газовый поток, сужаясь, приобретает тангенциально-поступательное движение в калиброванном канале между профилированной разделительной перегородкой корпуса завихрителей 1 и профилированной стенкой завихрителя кольцевого газового 3. Таким образом, встречно закрученный газовый поток с соответствующими расчетным давлением и расходом, на срезе разделительной перегородки корпуса завихрителей 1 и далее по оси турбулизирует процесс, что является наиболее эффективным способом объёмного смешивания компонентов.
Поток смеси устремляется в камеру вихревую расширительную 5, в границах которой за счет эффекта внезапного расширения, а затем сужения, возникают дополнительные условия для более глубокой степени перемешивания трех сред, после чего готовая газожидкостная смесь подается потребителю.
Таким образом, процесс смешивания обеспечивается рабочими органами
вихревого газожидкостного смесителя, создающими вихреобразные явления, которые способствуют гомогенизации смеси.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является решение задачи, связанной с интенсификацией процесса смешения фаз в смесителе. Это достигается путем установки в смесителе завихрителя кольцевого воздушного и завихрителя кольцевого газового, установленных в противоточном друг другу направлении и обеспечивающих тангенциальную подачу воздуха и газа, соответственно, к зонам смешения.
Claims
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вихревой газожидкостный смеситель, содержащий соосно установленные входной жидкостный патрубок, предназначенный для подачи подготовленной жидкости в камеру смешения, и вихревую расширительную камеру, обеспечивающую гомогенизацию получившейся газожидкостной смеси на выходе из устройства, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен кольцевым воздушным и кольцевым газовым завихрителями, установленными в противоточном друг другу направлении и обеспечивающими тангенциальную подачу воздуха и газа, соответственно, к зонам смешения, расположенными в корпусе завихрителей, имеющем входные отверстия для подачи подготовленных воздуха и газа к кольцевым завихрителям воздуха и газа, и выполняющем функцию соединительного устройства.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020114521 | 2020-04-23 | ||
| RU2020114521A RU2754007C1 (ru) | 2020-04-23 | 2020-04-23 | Вихревой газожидкостный смеситель |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021215964A2 true WO2021215964A2 (ru) | 2021-10-28 |
| WO2021215964A3 WO2021215964A3 (ru) | 2022-01-13 |
Family
ID=77460448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2021/000257 WO2021215964A2 (ru) | 2020-04-23 | 2021-06-18 | Вихревой газожидкостный смеситель |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2754007C1 (ru) |
| WO (1) | WO2021215964A2 (ru) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU716575A1 (ru) * | 1976-07-07 | 1980-02-29 | Shchepin Aleksej N | Встречно-вихревой газожидкостной смеситель |
| SU1725996A1 (ru) * | 1989-10-17 | 1992-04-15 | Гродненское Производственное Объединение "Химволокно" Им.60-Летия Ссср | Вихревой смеситель жидких материалов |
| CN201988340U (zh) * | 2011-03-13 | 2011-09-28 | 深圳乐满商务服务有限公司 | 涡流式气液混合器 |
| RU2622414C1 (ru) * | 2016-09-06 | 2017-06-15 | Владимир Иванович Савичев | Устройство смешения жидкости и газа |
| RU170199U1 (ru) * | 2016-11-23 | 2017-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Сахар Плюс" | Статический смеситель |
| RU176187U1 (ru) * | 2017-04-06 | 2018-01-11 | Эмилия Вильевна Галиакбарова | Струйный гидравлический смеситель |
-
2020
- 2020-04-23 RU RU2020114521A patent/RU2754007C1/ru active
-
2021
- 2021-06-18 WO PCT/RU2021/000257 patent/WO2021215964A2/ru active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021215964A3 (ru) | 2022-01-13 |
| RU2754007C1 (ru) | 2021-08-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4474477A (en) | Mixing apparatus | |
| US5937906A (en) | Method and apparatus for conducting sonochemical reactions and processes using hydrodynamic cavitation | |
| EP2147715B1 (en) | Structure of in-line mixer | |
| CN111203123A (zh) | 气液静态混合器及气液混合*** | |
| RU2414283C2 (ru) | Прямоточный вихревой смеситель | |
| JP2008086937A (ja) | 流体混合器、流体混合装置及びノズル部材 | |
| RU2754007C1 (ru) | Вихревой газожидкостный смеситель | |
| SU1498545A1 (ru) | Пр моточный смеситель | |
| RU2600998C1 (ru) | Струйный гидравлический смеситель | |
| RU180014U1 (ru) | Струйный смеситель | |
| CN108325483B (zh) | 微孔涡流套管反应器及其应用 | |
| RU2626205C1 (ru) | Турбулентный реактор смешения | |
| RU2809579C1 (ru) | Вихревой гидродинамический смеситель | |
| KR102034241B1 (ko) | 유체 혼합 장치 | |
| RU2371642C1 (ru) | Способ и устройство вихревого энергоразделения потока рабочего тела | |
| RU217762U1 (ru) | Диафрагмовый смеситель | |
| RU198301U1 (ru) | Струйный смеситель с вихревыми устройствами | |
| RU171985U1 (ru) | Поточный струйный смеситель | |
| RU174710U1 (ru) | Перемешивающее устройство | |
| RU2255796C2 (ru) | Перемешивающее устройство | |
| EP0646407A1 (en) | Vortex mixer | |
| RU2091144C1 (ru) | Вихревой гидродинамический эмульгатор | |
| RU145039U1 (ru) | Прямоточный аппарат для смешения неоднородных сред | |
| RU2419483C1 (ru) | Устройство смешения текучих сред | |
| RU2455056C2 (ru) | Способ диспергирования жидкости и устройство для его осуществления |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21793150 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21793150 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |