Камера смешения

,1269818 Р 5/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) 1. КАМЕРА СМЕШЕНИЯ, содержащая входные и выходной штуцера,трубку прямоугольного поперечногосечения для прохода смеси, на противоположных стенках которой расположены отверстия, снабженные соплами,направленными внутрь трубки, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения качества приготовления смеси и снижения энергетических затрат, выходные отверстия сопел расположены на их боковых поверхностях.,2. Камера по п, 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что сопла расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось сопла.и перпендикулярной меньшей стороне поперечного сечения трубки.3. Камера по п. 1, о т л и ч а ю. щ а я с я тем, что расстояние от осей отверстий до ближайших стенок трубки составляет (0,29-0,31)Н, где Н - расстояние между противоположными стенками трубки в сечении расположения выходных отверстий сопел.Изобретение относится к устройствам для смешения турбулентных потоков жидкостей или газов и может бытьиспользовано в различных отрасляхпромышленности, например химической,нефтехимической, для приготовлениясмесей высокого качества.По основному авт.св. и" 780868известен смеситель трубчатого типадля приготовления газовых смесей,который содержит корпус, входные ивыходные штуцера, распределительныерешетки, в которых параллельно установлены трубки с отверстиями дляпрохода смеси. Трубки в поперечномсечении имеют прямоугольную форму,соотношение диагоналей прямоугольников на выходе и входе трубок 1,2-1,3,отношение средней площади трубок иплощади поперечного сечения отверстий в них 3,6-5,0, а отношение шагак диаметру равно 10-20,Недостатками устройства являютсязначительные энергетические затратыдля приготовления смеси заданногосостава и качества, низкая стабильность характеристик массообмена.Наиболее близким к предлагаемомуявляется смеситель, трубки которогоснабжены соплами, установленными водном из каждых двух встречно расположенных отверстий и направленныхвнутрь трубки, Выходное отверстиесопла размещено от стенки трубки нарасстоянии (0,38-0,40)Н, где Н - расстояние между противоположными стенками трубки в сечении расположенияотверстий. В устройстве реализуется взаимодействие сред на поперечных струях, При этом эффективность массообменных процессов в определяющей степени зависит от конвективных процессов переноса в устройство (от глубины проникновения струй), Глубина проникновения струй зависит от геометрических и режимных параметров в устройстве, характеризуемых, в основном, с, с 5, Здесь ив . гидродинамический параметр, сс - диаметр отверстий (относительный), 5 - относительный шаг между отверстиями в ряду, вследствие чего в зависимости вида " -ць(6) 1 д с незначительные отклонения 8, Я , допределяют существенные количественные изменения глубины проникновения в 5 10 15 25 30 35 40 45 50 55 Изменение только на 207 можетпривести к реализации всей гаммыкачеств от 0 до 1, Как следствие,недостатком радиальной (перпендикулярной стенкам) схемы распределенияструй является низкая стабильностьрабочих характеристик при переменныхрежимах работы устройства, конструктивных и технологических отклонениях..Снабжение одного из двух встречнорасположенных отверстий соплами, погруженными внутрь трубок, позволяетнесколько стабилизировать массообменные процессы вследствие смещенияплоскости соударения встречных струйотносительно плоскости симметриитрубок, Погружение сопел, равное(0,38-0,40)Н, оптимально.Однако эффективность устройствапри этом недостаточно велика, таккак стабилизация процессов достигается только при значительных скоростях струй и общих энергетическихзатратах в устройстве. При небольшихрасходах поперечного потока (до соударения струй) схеме свойственнывсе недостатки радиального распределения.Цель изобретения - повьппение качества приготовления смеси И снижениеэнергетических потерь.Указанная цель достигается тем,что в камере смешения, содержащейвходные и выходной штуцеры, трубкупрямоугольного поперечного сечениядля прохода смеси, на противоположных стенках которой расположены отверстия, снабженные соплами, направленными внутрь трубки, выходные отверстия сопел расположены на их боковых поверхностях.Отверстия расположены симметричноотносительно плоскости, проходящейчерез ось сопла и перпендикулярнойменьшей стороне поперечного сечениятрубки,Расстояние от осей отверстий доближайших стенок трубки составляет(0,29-0,31)Н, где Н - расстояниемежду противоположными стенками трубки в сечении расположения выходныхотверстий сопел.На фиг, 1 приведена принципиальнаясхема устройства; на фиг, 2 - разрезА-А на фиг1.Камера смещения состоит из трубки 1 прямоугольного поперечного сечения с входным 2 и выходным 3з 12691штуцерами, На противоположных стенках трубки 1 расположены отверстия 4, снабженные соплами 5, погруженными внутрь трубки. Выходные отверстия 6 сопел 5 расположены на их боковых поверхностях симметрично относительно плоскостей, проходящих через оси сопел 5 и перпендикулярно меньшей стороне поперечного сечения трубки 1. Расстояние от отверстий 6 до ближай О шей стенки трубки 1, на которой установлены сопла 5, (0,29-0,31)Н. Входной штуцер 7 предназначен для подвода высоконапорного компонента.Устройство работает следующим 15 образом.В трубке 1 через входной штуцер 2 поступает поток низконапорного компонента. Второй компонент через второй штуцер 7 (высоконапорный поток) через 20 отверстия 4 в стенках трубки 1 поступает в сопла 5 и далее через отверстия 6 истекает в виде системы поперечных струй в поток низконапорного компонента. При этом реализуется ин тенсивный массообмеь компонентов. Струи второго компонента распространяются параллельно стенкам, на которых расположены отверстия 4. В результате при изменении режимов рабо- ЗО ты сохраняется положение массы второго компонента относительно ударных стенок и как следствие, интенсивность конвективного переноса. Оптимальное значение расстояний от отверстий 6 до стенок трубки 1 соответствует максимальной эффективности перераспределения сред в радиальном направлении - перпендикулярно стенкам. 40В предлагаемом устройстве, масса поперечного компонента истекает в виде струй параллельно стенкам, на которых расположены сопла, глубина проникновения струй при этом остается 45 818 4неизменной, а стабильность массооб- .менных характеристик реализуетсямаксимальной (вследствие поддержанияконвективной составляющей массообмена), Некоторое изменение массообменных характеристик при этом осуществляется за счет изменения интенсивности турбулентности в зоне смешенияпри изменении относительного расходапоперечного компонента,Испытания проводились в лаборатории газовой динамики и горения намоделях с геометрическими параметрами 1 0,4; Р 0,0505; Х 0-2,0; 6 0-0,60;Т = - ; х= х/н;= /""= "огквгде- шаг между отверстиями в поясе; г - относительная площадь отверстий;- длина зоны смешения; Н -расстояние между противоположнымистенками устройства; б - относительный расход поперечного компонента;Т - степень неизотермичности струйи потока; Т - температура. Индексы:1 - сносящий поток, 2 - струи, от -отверстие, к - камера смешения. Впредлагаемом устройстве величина+б, снижается по сравнению с из- .вестным в 1,5 раза, при этом ещеболее значительно снижаются энергетические затраты для приготовлениясмеси, Здесь Ст - значение относительного расхода из условия Ч= 1,0 ( И -параметр качества смешения), ПриСОии неравномерность распределения поперечного компонента по сечениюнизка, характеристики массообменастабильны,Эффективность от использованияпредлагаемого изобретения возрастаетв процессах и установках, характеризующихся переменными режимами работы(при изменении параметров взаимодействующих компонентов в широком диапазоне).1269818 Техред И.Верес Корректор И,. Муска Редактор Э, Слиган Заказ 6063/4 Тираж 578 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5