Гидродинамический излучатель

59 СОК)З СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 19) Я Е ИЗОБРЕТЕНИЯСВИДЕТЕЛЬСТВУ ОЛИСАК АВТОРСКОМ бъедиобычи о СССР СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научно-.производственное онение. по термическим методам днеФти Союэтермнефтьф(54)(57) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ по авт,св. Р 944628, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества смешения, входной патрубок снабжен дополнительнойпружиной,с механизмом регулированияее жесткости и тягой, соединяющейдополнительную пружину с пятой, а,в перфорированном диске дополнительно выполнено по крайней мере одноотверстие, ось которого направленапо касательной к потоку,Изобретение относится к устройствам для перемешивания в системах жидкость-жидкость и предназначено для смешения добавочного жидкого компонента с основным потоком в химической, нефтехимической, лакокрасочной, нефтедобывающей промышленностях, и, в частности, для ввода деэМульгатора в процессах подготовки нефти на промыслах.Известен гидродинамический излучатель, содержащий камеру, по оси которой размещены входной патрубок и пята, при этом входной патрубок выполнен с продольными прорезями и снабжен закрепленной на нем снаружиодним концом цилиндрической пружиной с плотно прилегающими витками, другой конец которой соединен с пятой, при этом пята снабжена перфорированным диском, установленным против потоКа. Частота и амплитуда продольного колебания пружины (сжатиераэжатие пружины) зависит от соотношения давления подмешиваемого компокента (его расхода) к сумме усилий, образующихся вследствие перепада давления на перфорированном диске (расхода основого потока) и величины жидкости пружины. Наиболее оптимальные условия работы гидродинамического излучателя (максимальнаястепень гомогенизации, качество смешения) создаютсяпри определенномэтом соотношении Г 1 3Однако под действием потоков жидкостей перфорированный диск.совершает только возвратно-поступательное движение, что не создает дополнительных условий, улучшающих гидродинамику перемешивания,Целью изобретения является повышение качества смешения.Поставленная цель достигает:я тем, что в гидродинамическом излу.чателе, содержащем камеру, по оси которой размещены входной патрубок и пята, входной патрубок выполнен с продольными прорезями и снабжен закрепленной на нем снаружи одним концом цилиндрической пружины с плотно прилегающими витками, другой конец которой соединен с пятой, при этом пята снабжена перфорированнымдиском, установленным против потока, входной патрубок снабжен дополнительной пружиной с механизмом регулирования ее жесткости и тягой, соединяющей дополнительную пружину с пятой, а в перфорированном диске дополнительно выполнено по крайней мере одно отверстие, ось которого на- . правлена по касательной к потоку.При помощи дополнительно установленной пружины создается воэможность плавного регулирования суммарной жесткости системы пружин, что позволяет в зависимости от конкрет 60 Подмешивающий компонент (реагент)поступает по патрубку 2 в полостьпружины 4, которая находится в сжатом состоянии в результате усилия,образующегося вследствие .перепададавления основного потока на перфорированном диске 9 и усилия, развиваемого пружиной 13,ного соотношения потоков и расходаподмешиваемого компонента устанав,ливать оптимальную частоту и амплитуду колебаний пружины. Практйчески.для этого необходимо устанавливать5 максимальную жесткость дополнительной пружины путем ее сжатия, при котором обеспечивается заданный расход подмешиваемого компонента. Дополнительным преимуществом предлаО гаемого изобретения является такжевозможность регулирования расходаподмешиваемого компонента. Для улучшения условий перемешивания в перфорированном диске выполнено отверстие, ось которого направлена покасательной к потоку. Это приводитк закручиванию периферийных слоевпотока после прохождения их черезукаэанное отверстие и появлению закручивающего усилия на самом диске,В результате этого диск начинает совершать. сложное колебание, состоящеев одновременной реализации возвратно-поступательного и воэвратно-вращательного (колебания вокруг своейоси) движения. Закручивание периферийных слоев потока и сложное колебание диска создает дополнительныеусловия для улучшения гидродинамикисмешения,ЗО На чертеже схематически изображен гидродинамический излучатель,продольный разрез.Гидродинамический излучатель состоит из камеры смешения 1, в цент 35 фральной части которой смонтированвходной патрубок 2, Горизонтальнаячасть патрубка 2 выполнена с продольными прорезями 3 и снабжена цилиндрической пружиной 4 с плотно40 прилегающими винтами. Один конецпружины 4 закреплен гайкой 5, другой ее конец крепится конусом б спятой и разрезной втулкой 7 к заглушке 8, на которой смонтирован45 перфорированный диск 9. Конус б, заглушка 8 и перфорированный диск 9стягиваются при помощи шпильки 10 игайки 11. В перфорированном диске 9,в периферийной части, выполнено отверстие 12, ось которого направленапо касательной к потоку. Пята конуса б соединена с дополнительнойпружиной 13 при помощи тяги 14 и ме.ханизма 15 регулирования жесткостипружины.55 Устройство работает следующимобразом,+ + :сх, (Э) 3 Составитель Н. ФедороваТехред Т.Фанта Корректор А, Тяоко Редактор А. Гулько Заказ 9643/.4 .Тираж .688ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Подписное Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 11 ад действием давления реагента на пяту конуса б пружины 4 и 13 преодолевают свою жесткость и давление основного потока, в результате чего , пружина 4 разжимается, а пружина 13 сжимается. Через продольные прорези 3 и образующееся межвитковое пространство происходит впрыск реагента в камеру смешения 1, в результате чего давление во внутренней полости пружины 4 падает и,пружина сжимается.Раэжатие пружины происходит при условии, Р,5 ) Р 5 + жд,ф жэ, (1) а сжатие при условии4 13где Р - давление потока реагента 1Я - площадь пяты конуса 6;Р- перепад давления на перфорированном диске 9;Я, - эффективная площадь диска;Ж 4,ж- жесткость пружин 4 и 13,Под действием периодически изменяющихся противоположно направленных сил пружина 4 совершает вынужденные колебания, динамика которых описывается дифференциальным урав-. нением постоянные времени, зависящие от величин жесткости пружин 4 и 13, величины перепада давления основного потока на перфорированном диске 9 его эффективной площади, и вязкости среды;амплитуда колебаний пружины;величина, зависящая от расхода реагента (подмешиваемого компонента) и отношения межвит ковой поверхности к, величине удлинения пружины;коэффициент пропорцио-, нальности. Частота колебаний гидродинамического излучателя зависит от величины постоянных времени Т и Т, которые определяются жесткостью пружин 4 и 13. Жесткость пружины 4 является постоянной, а жесткость дополнительной пружины 13 регулируется в процессе эксплуатации устройства в зависимости от расхода реагента и давления, развиваемого его нагнетателем. Процесс регулирования осуществляется с помощью механизма 15.В общем случае при постоянномдавлении, развиваемом нагнетателемреагента (подача реагента осуществляется центробежным насосом или жеиз монтежю), частота вынужденныхколебаний пружины совпадают с,ее Щ собственной частотой и, в основном,определяется жесткостью пружин 4и 13, а также скоростью основногопотока. 25 При подаче реагента поршневыМ насосом частота вынужденных колебаний пружины определяется только частотой пульсаций давления в линии нагнетания реагента. В этом случае, регулиЗо руя жесткость пружины 13, можно изменять время и давление впрыска реа. - гента. Вследствие перепада давления, образующегося при прохождении основного потока через отверстие 12, ось которого расположена касательно кнаправлению потока, перфорированныйдиск 9 совершает сложные возвратно-поступательные вращательные движения, улучшая гидродинамику смешения, чему также способствует 4 О закручивание периферийных струй потока. ТакиМ образом, предлагаемый гидродинамический смеситель позволяет существенно повысить качество смеше ния, При эксплуатации гидродинамического излучателя в процессах подготовки нефти на промыслах эа счет улучшения качества смешения становится возможным уменьшить расход деэмульгатора и сократить время отстоя нефти.