Способ смешения газовых сред

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (юц5 В О1 F 3/02, "Р 23 L 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (К А ВТОРСКОЬ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к технологии перемешивания газовых сред и может быть использовано в различных от-, раслях народного хозяйства.

Известен способ смешения сред, за-

: ключающийся в подаче в поток одной из них другой (остальных) системой радиальных поперечных струй (!) ..При этом реализуется возможность доста" точно высокого уровня йнтенсивности " . перемешивания. Однако существенными недостатками способа являются низкая интенсивность смешения по длине, очень низкая стабильность массообменных процессов.

Наиболее близким техническим реше- . нием является способ (2j, заключающийся в закрутке потока и подаче в него другой сплошной среды тангенци ально с направлением крутки, противоположной направлению крутки последней. . Однако наряду с высокой интенсивностью массообменных процессов по длине для данного способа характерно низкое качество подготовки смеси.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1 (21) 4903408/26, (22) 21 01.91 (46) 07.05.93. Бюл. !1 17 (71) Казанский филиал Московского энергетического института (72) Ю.Я.Галицкий (56) Авторское свидетельство СССР .й 1308370, кл. В 01 F 5/00,,1987.

Патент СССР И 1264844, кл. F 23 Ь 15/00, 1985.

„„ЯЦ „„1813532 А1

: (54) СПОСОБ СМЕШЕНИЯ ГАЗОВЫХ СРЕД

;(57) Сущность изобретениями поперечные :струи подают в поток одной среды или

:смеси нескольких под углом к радиусу камеры, не превышающим 45, à значе;ние угла подачи увеличивают при-уве личении параметра крутки осевого по тока. 1 ил.

I !

Целью изобретения является повыше-; ние эффективности массообменных про.цессов.

Указанная цель достигается тем, "что в способе смешения газовых сред

:заключающемся в закрутке одной или р смеси нескольких поступающих в виде потока .и подаче в него других сред системами струй с направлением крут- . а ки, йротивоположной направлению крут- . QQ ки потока, согласно изобретению струи а подают под углом,не превышающим 45, а значение угла подачи изменяют при . 4q .изменении параметра крутки потока .

В прототипе и в описываемом тех,ническом решении среда вводится в ви- t де поперечных струй в закрученный по-

I I ,:.ток. Однако если в прототипе попе- речный компонент подается системой, а .òàíãåíöèàëüíûõ струй, то по изобретейию - системой хордальных струй,,При тангенциальной подаче струй струи .

"залипают" на стенку. Как следствие, при этом взаимодействуют два вихреВых шнура с противоположными направлениями крутки. Интенсивность массо3 1813532; 4 обмена на их границе высока. Однако Пример. Поток одного из взаи-, для такой схемы взаимодействия сред; модействующих компонентов (низкона-. характерны недостатки: B периферий-, порный) поступает по трубе 1; Прохо- .: ных слоях даже на знацительных удале- дя через завихритель 2, он приобрета6 ниях от места ввода поперечного ком-, ет тангейциальную составляющую ско-, понента имеется его избыток, в то рости (закручивается).В закрученный:,.: время как в центральных слоях - его поток поступает система хордальных недостаток. Таким образом, в прототи- . струй другого компонента церез сопла I пе имеет место. крайне низкая эффек-, 10 4. Направление подачй струй противо тивность массообменных процессов в, положно направлению закрутки потока радиальных направлениях для потока I (его тангенциальной скорости). Вслед- ; смеси,, :: : ." ", ствие воздействия потока струи откло-

В описываемом решении поперецные няются от первоначального йаправле- ;. " струи среды подаются хордально. В. 1r ния что позволяет обеспечить опти- этом случае при о > о(" реализуются, . мальное распределение поперецного недостатки прототипа, т.е. струи за-, компонента по сечению потока при по ( липают: на стенку. При этом реализует", ниженных потерях давления (энергети-, ся циклонный режим работы, который : ческих затратах),. Вследствие ввода сопровождается резким, скачкообраз- : 0 хордальных струй закрутка потока сме-), ным снижением равномерности распре- . си уменьшается (в зависимости оТ со-, . деления поперечной среды. по сечению .,. отношения расходов и угла подаци хор потока, преимуществейно в радиальном дальных струй). Kak следствие на вто-, направлении. При g < oc+ залипание рой стадии смешения поперечный. ком-, струй отсутствует, и при этом наряду 5 понент также подается системой xop- с высокой интенсивностью массообмен-, дальных струй, но с меньший знацени- ных процессов, которая реализуется ем угла хордальности (по сравненйю C при взаимодействии закрученных пото- первой стадиейсмешения):. ков имеет место равномерное распреде-, Таким образом„.наиболее типицна ление параметров а радиальном направ-щ подача поперечных компонентов систе-:; лении, Как установлено на основании мами хордальных струй с уменьшающими -, эксперииентальных.исследований, зна-: . ся значениями углов .хордальности. по чение g =- 45 . Под действием танген.- ходу движения потока смеси,(это свой" циальной составляющей скорости потока ственно при подаче в. сносящйй поток струи отклоняются от своего первона-. незначительных по расходу компонен-: цального направления, что позволяет тов - добавок, например деэмульгато-:

35 обеспечить оптимальное распределение . ра в процессах обессоливания и обезпоперечного компонента при пониженных воживания нефти). энергетических затратах (потерях) в При соизмеримых. расходах взаимо- :: устройстве. . действующих компонентов (например, при приготовлении мицеллярных раст,воров) в потоке смеси может меняться . 1 а фиг.1 показан общий вид устрой,не только интенсивность крутки потоства, реализующего способ смешения; ка, но и ее направление. Как следстна фиг.2 приведено поперечное сечение вие, изменение углов хордальности по камеры смешения на.одной из ступеней 45 ходу движения может быть отличным от смешения. м выше указанного.

Устройство включает магистральный трубопровод 1, в котором установлен. Изменение угла хордальности позво-: лит обеспечить стабильный массообмен. шения 3. Камера смешения 3 представл ет с бой распол женные н боко " (змейениЯ соотношениЯ Расходов вэаи-, женные в полости коллектора 5, снаб- При увеличении параметра "крутки женного патрубком 6. Оси сопел 4 рас- потока (например, за счет уменьшения положены под углом оС к радиусу попе- расхода поперечного компонента, пода речного сечения трубы 1. При этом ваемого на предыдущей стадии смешезначение угла о6 не должно превышать ния) угол хордальности поперечных

45о. Сопла 4 соединяются со стенкой струй нужно увеличить, что ведет к

1 с помощью цилиндрических шарниров 7. поддержанию стабильного массообмена

Эффективность от его использования возрастает при увеличении количества компонентов, составляющих

1 смесь, при расширении возможных условий эксплуатации устройства, реализующих взаимодействие (смешение) ком:понентов.

Способ смешения газовых сред путем закрутки одной или смеси нескольких сред, поступающий в камеру в виде осевого потока, и подачи в него других сред в виде системы струй с на" ,правлением крутки, противоположном

;направлению крутки осевого потока, отличающийся,тем, что, с .целью повышения эффективности массо-, обменных процессов, струи подают под .углом к радиусу камеры, не превышаю-, щим 45, а значение угла подачи увеличивают или уменьшают соответственно при увеличении или уменьшении параметра крутки осевого потока.

5 181353 при одновременном уменьшении энерге-" тических затрат по высоконапорному компоненту.

Исследование описываемого технического решения проведены в широком

:диапазбне режимных и геометрических параметров: С 0,02-0,60, Ы = 0-1,8,, ос = 0-60, Л = 0,01-0,5, и = 4-16. м Здесь G d d /d G

Се+ в массовый расход, d - диаметр, 5 — па:раметр крутки, Ж - угол хордальности поперечных струй, n — количество сопел. Индексы: с - струи, и - сносящий 15 поток, от - выходное отверстие сопел,, к - камера смешения (труба). Установлено, что при o(О(" струи залипают на стенку, реализуется циклонный ре,.жим. переход к циклонному режиму со- 2О провождается резким (скачкообразным) снижением качества смесеобразования.

При увелицении крутки потока 0 угол хордвльности монотонно возраста- ет (H3 условия эффективного массооб,мена) . Так, например, при сТ = 0,06 для ряда Я = О, 0,30, 0,52, 0,86 оп тимальwe значения составляют 0, 15, 25, 32 Описанное техническое решение rioa- 30 воляет существенно интенсифицировать

f 8

2 6 массообменные процессы по длине устройства, уменьшить энергетические потери для взаимодействующих компонен-, тов и для смеси в целом.

Формула изобретения