Способ смешения газовых сред

1813532 А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19 1. 15/О 2 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР)ОПИСАНИЕ ИЗК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ОБРЕТЕН эСТУ 2(54) СПОСОБ СМЕШЕНИЯ ГАЗОВЫХ СРЕД(57) Сущность изобретениями поперечнце :струи подают в потокодной среды или о :смеси нескольких под углом к радиусукамеры, не превышающим 45 , а значе,ние угла подачи увеличивают приуве- Р личении параметра крутки осевого потокда 1 ил.(71) Казанский филиалэнергетического институ.Кф 1308370, кл, В 01 Р 5Патент СССР Мф 12кл. р 23 Ь 15/00, 1985. Московс та ьство ССС /00, 1987 64844,Сд 01 Сд 1 Я Изобретение относится к техноло-; Целью изобретения является повыш гии перемешивания газовых сред и мо-ние эффективности массообменнцх про жет быть использовано в различных от-, цессов.раслях народного хозяйства. ." " . Указанная цель достигается тем,Известен способ смешения сред, за-:" "что в способе смешения газовых сред : ключающийся в подаче в поток одной из заключающемся в закрутке одной или них другой (остальных) системой ра-. смеси нескольких поступающих в виде диальных поперечных струй 111 При . потока .и подаче в него других сред этом реализуется возможность доста"системами струй с направлением крут- точно высокого уровня йнтенсивности " . ки, противоположной направлению крутперемешивания. Однако существенными . " ки потока, согласно изобретению струи недостатками способа являются низкаяподают под углом,не превышающим 45, интенсивность смешения по длине, , а значение угла подачи изменяют при очень низкая стабильность массообмен-.изменении параметра крутки потока . ных процессов.., В прототипе и в описываемом техНаиболее близким техническим реше- .:;ническом решении среда вводится в ви-нием является способ Я , заключаю- , де поперечных струй в закрученный по-щийся в закрутке потока и подаче в , ;.ток. Однако если в прототипе попе-него другой сплошной среды тангенци "речнцй компонент подается системой ально с направлением крутки, противо- тангенциальных струй, то по изобреположной направлению крутки послед-тейию - системой хордальных струй, ней, , : . ,При тангенциальной подаче струй струи ,. Однако наряду с высокой интенсив- ."залипают" на стенку. Как следствие, ностью массообменных процессов по ,при этом взаимодействуют два вихре- длине для данного способа характерно вых шнура с противоположными направнизкое качество подготовки смеси, лениями крутки, Интенсивность массо1813532; ао обмена на их границе высока. Однако для такой схемы взаимодействия сред, характерны недостатки:в периферийных слоях даже на значительных удале ниях от места ввода поперечного ком", понента имеется его избыток, в то время как в центральных слоях - его , недостаток. Таким образом, в прототи", пе имеет место. крайне низкая эффек- , 1 О тивность массообменных процессов в 1 радиальных направлениях для потока смеси.В описываемом решении поперечныеструи среды подаются хордально. Вэтом случае приОф реализуются недостатки прототипа, т.е. струи за-, липают: на стенку. При этом реализует"; ся циклонный режим работы, который сопровождается резким, скачкообразным снижением равномерности распределения поперечной среды. по сечению потока, преимуществейна в радиальном направлении. При К ( о залипание струй отсутствует, и при этом. наряду 5 с высокой интенсивностью массообменных процессов, которая реализуется при взаимодействии закрученных потоков имеет место равномерное распреде-ление параметров в радиальном направ- ЗО лении, Как установлено на основании экспериментальных. исследований, зна-: чение (К =- 45 . Под действием танген. - циальной составляющей скорости потока струи отклоняются от своего первоначального направления, что позволяет обеспечить оптимальное распределение поперечного компонента при пониженных энергетических затратах (потерях) в устройстве. На фиг.1 показан общий вид устройства, реализующего способ смешения,на фиг,2 приведено поперечное сечениекамеры смешения на.одной из ступеней абсмешения,Устройство включает магистральныйтрубопровод 1, в котором устансвлензавихритель 2 и несколько камер смешения 3. Камера смешения 3 представляет собой. расположенные на боковойповерхности трубы сопла 4, расположенные в полости коллектора 5, снабженного патрубком 6. Оси сопел 4 расположены под углом с 6 к радиусу поперечного сечения трубы 1. При этомзначение угла об не должно превышать45 , Сопла 4 соединяются со стенкой1 с помощью цилиндрических шарниров 7. 4П р и м е р. Поток одного из взаи-,модействующих компонентов (низкона".порный) поступает по трубе 1; Прохо- .,дя через завихритель 2, он приобретает тангейциальную составляющую ско-,рости (закручивается).В закрученный:поток поступает система хордальныхструй другого компонента через сопла4, Направление подачй струй противо .положно направлению закрутки потока(его тангенциальной скорости), Вслед-;ствие воздействия потока струи отклб-няются от первоначального йаправле",. "ния, что позволяет обеспечить опти- ,мальное распределение поперечногокомпонента по сечению потока при пониженных потерях давления (энергети-,ческих затратах), Вследствие ввода ,-,хордальных струй закрутка потока сме-;си уменьшается (в зависимости от со-,.1отношения расходов и угла подачи хор"дальных струй). Как следствие на вто-рой стадии смешения поперечный. ком-,понент также подается системойхор- ,дальных струй, но с меньший значени-ем угла хордальности (по сравненйю Спервой стадиейсмешения).:.,Таким образом. наиболее типичнаподача поперечных компонентов систе":;.мами хордальных струй с уменьшающими-;ся значениями углов хордальности. походу движения потока смеси,(это свойственно при подаче в. сносящйй потокнезначительных по расходу компонентов - добавок, например деэмульгатора в процессах обессоливания и обезвоживания нефти),При соизмеримых расходах взаимо-действующих компонентов (например,при приготовлении мицеллярных раст-,воров) в потоке смеси может меняться .,не только интенсивность крутки потока, но и ее направление. Как следствие, изменение углов хордальности походу движения может быть отличным отвь 1 ше указанного.,Изменение угла хордальности позво"лит обеспечить стабильный массообмен.при изменении условий экспЛуатации,(изменения соотношения расходов взаи-,модействующих компонентов).1При увеличении параметра "круткипотока (например, за счет уменьшенийрасхода поперечного компонента, пода"ваемого на предь 1 дущей стадии смешения) угол хордальности поперечныхструй нужно увеличить, что ведет кподдержанию стабильного массообмена1 8 5 18135при одновременном уменьшении энерге-"тических затрат по высоконапорномукомпоненту.Исследование описываемого технического решения проведены в широкомдиапазбне режимных и геометрических параметров: С 0,02-0,60, Н = 0-1,8, ос = 0-60, Л = 0,01-0,5, и = 4-16.мЗдесь С фф . --ЙЙ Я С 10Се+ Свфмассовый расход, й - диаметр, 5 - параметр крутки, Ж - угол хордальностипоперечных струй, и - количество сопел. Индексы: с - струи, и - сносящий 15поток, от - выходное отверстие сопел к - камера смешения (труба). Установлено, что при кФ ф струи залипаютна стенку, реализуется циклонный ре;.жим, Переход к циклонному режиму сопровождается резким (скачкообразным) снижением качества смесеобразования,При увеличении крутки потока .Яугол хордвльности монотонно возраста- ет (из условия эффективного массооб,мена) . Так, например, при сТ = 0,06для ряда Я = О, 0,30, 0,52, 0,86 оптимальные значения составляют О, 15,25, 32Описанное техническое решение поз-,30воляет существенно интенсифицировать 32 6массообменные процессы по длине устройства, уменьшить энергетические по. терн для взаимодействующих компойен", тов и для смеси в целом.1 Эффективность от его использования возрастаетпри увеличении количества компонентов, составляющих 1смесь, при расширении возможных условий эксплуатации устройства, реализующих взаимодействие (смешение) ком.понентов. Формула изобретения Способ смешения газовых сред путем закрутки одной или смеси нескольких сред, поступающих в камеру в видеосевого потока, и подачи в него других сред в виде системы струй с на";направлению крутки осевого потока,о т л и ч а ю щ и й с я ,тем, что, сцелью повышения эффективности массо",обменных процессов, струи подают под.углом к радиусу камеры, не превышаю-,щим 45 , а значение угла подачи увеличивают или уменьшают соответственнопри увеличении или уменьшении параметра крутки осевого потока,