Способ распыления жидкости

(и) 92544 Союз Советских Социалистических Республик(51) М Кл з В 05 В 17/04 Государственный комитет ССС,Р ио делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 07.05.82 54) СПОСОБ РАСПЫЛЕНИ ДКОСТИ яется повышение размерам и расрования их разИзобретение относится к технике диспергирования жидкости в различных тепломассообменных аппаратах, в частности распылительных суппилках, кондиционерах, скрубберах, гравуляторах и др. Преимущественная область использования - распылительная суцвка,В современных аппаратах широко осуществляются способы распыления. жидкестей, основанные на динамическом взаимодействии их с потоками газов, а также на действии центробежных сил Ц.Однако эти способы распыления не позволяют получать однородные по размерам капли и характеризуются ограниченными возможностями регулирования их размеров.Известен также наиболее близкий к предлагаемому способу способ распыления жидкости, при котором наносят диспергированную жидкость в закрытой камере на несмачиваемую поверхность, перемещают последнюю по криволинейной траектории и удаляют образовавшиеся капли с этой поверхности 12,Капли с несмачиваемой поверхности удаляют в набегающий на летательный аппарат воздушный поток. При этом крупные капли под напором потока соскальзывают с поверхности распылителя вниз на обрабатываемое поле, а мелкие капли, погруженные в пограничный слой воздуха,остаются на поверхности распылителя.Способ может быть реализован и вобъеме тепломассообменных аппаратов с5 целью повышения однородности распыления за счет снижения содержания мелкихкапель, однако для этого требуется создание специального воздушного потока длясдува капель, что связано со значительны 10 ми. дополнительными энергозатратами напривод специальных вентиляторов или компрессоров. Кроме того, техничеоки довольно сложно получить поток воздуха с равномерным распределением скоростей, пара 15 метров турбулентности, а следовательно, идобиться одинакового воздействия на капли. Это в значительной степени влияет наоднородность получаемых капель по размерам и на возможность регулирования их20 размера,Целью изобретения явлоднородности капель поширение диапазона регулим еров.25 Указанная цель достигается тем, чтопри осуществлении способа распыленияжидкости, при котором наносят диспергированную жидкость в закрытой камере нанесм ачиваемую поверхность, перемещаютЗО последнюю по криволинейной траектории и55 60 65 удаляют образовавшиеся капли с несмачиваемой поверхности, согласно изобретению удаление образовавшихся капель с несмачиваемой поверхности осуществляют при линейной скорости перемещения несмачиваемой поверхности 4 - 30 м/с и при радиусе кривизны криволинейной траектории перемещения несмачиваемой поверхности не менее 0,02 м.На чертеже изображена схема, поясняющая предлагаемый способ распыления жидкости. По такому способу наносят диспергированную жидкость с помощью форсунки 1 в закрытой камере 2 на несмачиваемую поверхность 3 в виде ленты, перемещают последнюю по криволинейной траектории - по поверхности приводного 4 и натяжного 5 барабанов и удаляют образовавшиеся капли с поверхности 3.Удаление образовавшихся капель с поверхности 3 осуществляют при линейной скорости о перемещения несмачиваемой поверхности 4 - 30 м/с и радиусе Р кривизны криволинейной траектории перемещения несмачиваемой поверхности не менее 0,02 м.При этом получают центробежные усО корения от 800 до 15000 м/с аб= ) .В указанном диапазоне центробежных ускорений мелкие капли легко отделяются гравитационной сепарацией. При значениях центробежных ускорений менее 800 м/с 2 капли при отрыве дробятся на несколько частей, что значительно ухудшает качество распыла. Необходимым условием осуществления сепарации капель по размерам при их отрыве от поверхности ленты является осаждение капель на ленту (вытеснение воздушной прослойки между каплей и лентой). На характер движения и осаждения капель жидкости определяющее влияние оказывают процессы, происходящие в пограничном слое движущейся ленты.Для капель, падающих по нормали,к направлению движения ленты, возможны четыре вида взаимодействия с поверхностью ленты: 1 - капля при контакте захватывается лентой и растекается по ее поверхности; 2 - капля входит в пограничный слой ленты, незначительно деформируется, часть ее вещества растекается по поверхности, а часть отражается; 3 - .капля сильно деформируется в пограничном слое и, не касаясь ленты, отражается от ее поверхности; 4 - капля входит в пограничный слой, захватывается потоком воздуха и движется по искривленной траектории вдоль поверхности ленты, не осаждаясь на ней (этот вид взаимодействия характерен только для очень мелких капель),5 10 15 20 25 зо З 5 40 45 50 Вид взаимодействия капель с движущейся лентой в основнсм определяется величиной энергии их движения и скоростью ленты. Переход от одного вида взаимодействия к другому при скорости капель о, сопз 1 наблюдается при изменении скорости движения ленты,Исследования процесса взаимодействия капель с движущейся поверхностью, проведенные с помощью скоростной киносъемки, показали, что для капель, получаемых с помощью форсунок сбычного типа (диаметр капель 50 - ,1000 мкм, скорость витания 0,3 - 6 м/с), осаждение на поверхности. (первый вид взаимодействия) наблюдается при скоростях движения ленты до 30 м/с, при более высоких скоростях преобладают второй и четвертый виды взаимодействия.При движении поверхности на криволинейном участке сбрасываются капли с диаметрами, превышающими некоторый граничный диаметр с/ определяем ый пар а- метрами движения несмачиваемой поверхности - о, К физическими свойствами диспергируемой жидкости (поверхностное натяжение и плотность) и поверхности. Сбрасываемые капли имеют одинаковые начальные скорости, равные скорости 0 движения поверхности, причем капли с большей массой имеют большую дальнобойность, т. е. равенство начальных скоростей капель создает предпосылки для их четкой гравитационной сепарации по размерам, по длине факела. При увеличении центробежного ускорения граничный размер капель, сбрасываемых на криволинейном участке движения поверхности, уменьшается. Если при этом не превышать наперед заданного, определяемого опытным путем значения центробежного ускорения, то на поверхности сохраняются те капли, сброс которых по условиям распыления не целесообразен. С увеличением центробежного ускорения верхний предельный размер сбрасываемых капель также уменьшается. Это объясняется уменьшением вероятности образования крупных капель на поверхности в результате,коагуляции при увеличении ее скорости движения и дроблением крупных капель первичного распыла при взаимодействии с поверхностью, движущейся с большой скоростью. Скорость движения поверхности ограничивается 30 м/с, так как при движении ее с более высокими скоростями эффективность осаждения капель значительно снижается вследствие увеличения доли отраженных капель. Однородность распыления при центробежном ускорении до 15000 м/с наиболее высокая,при большем ускорении однородность распыления ухудшается. Это связано с тем, что для капель с размерами менее 100 мкм, получаемых при,центробежных ускорениях более 15000 с/м, возрастает влияние процессов рассеяния (диффузии), которые наИспользование предлагаемого способа распыления жидкости по сравнению с из.вестными обеспечивает следующие преиму.решают точность гравитационной сепарации капель по размерам при оседании. При значениях центробежного ускорения менее 15 000 м/с образующееся при отрыве основных капель незначительное количество мелких капель-спутников оседает около криволинейного участка.Технически способ был реализован в лабораторных условиях, Модельной жидкостью служила вода. Способ осуществляли следующим образом.Полидисперсные капли, полученные при диспергировании форсункой 1, осаждались на поверхность 3 движущейся бесконечной фторопластовой ленты, натянутой на при. водной 4 (диаметр 100 мм) и натяжной 5 (диаметр 120 мм) барабаны, расположенные на расстоянии 0,5 м друг от друга. При движении ленты по поверхности барабана 4 осуществлялся сброс капель под действием центробежных сил, Размеры сбрасываемых капель регулировались изменением скорости движения ленты (частоты вращения барабана 4). Форсунка 1 располагалась в камере 2 на расстоянии 0,5 м от поверхности этой ленты. Плотность орошения поверхности последней на площади 50 10 4 м изменялась от 0,04 до 0,1 кг/м с. Результаты, полученные при нанесении на ленту капель, минимальный размер которых 20 мкм, максимальный - 350 мкм, средний объемно-поверхностный - :1300 мкм, медианный - 55 мкм, следующие:Центробежноеускорение, м/с щества: возможность значительного повышения температуры теплоносителя в объеме аппаратов при распылительной сушке термочувствительных продуктов без опас 5 ности перегрева частиц, образующихся врезультате сушки мелких капель, например при повышении температуры теплоносителя со 130 до 200 С удельные расходы теплоносителя (на 1 кг испаренной влаги) 10 снижаются в 2,5 раза, удельные расходытепла на 60%, соответственно снижается расход энергии на привод вентилятора; возможность повышения однородности дисперсного состава сухого продукта и, следо вательно, уменьшение его слеживаемости,улучшение товарного вида; снижение затрат на сооружение систем улавливания частиц уноса (в несколько раз) за счет укрупнения и повыщения однородности ка пель по размерам,Формула изобретенияСпособ распыления жидкости, при котором наносят диспергированную жидкость в закрытой камере на несмачиваемую поверхность, перемещают последнюю по криволинейной траектории и удаляют образо вавшиеся капли с несмачиваемой поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности капель по размерам и расширения диапазона регулирования их размеров, удаление образо З 5 вавшихся капель с несмачиваемой поверхности осуществляют при линейной скорости перемещения несмачиваемой поверхности 4 - 30 м/с, и при радиусе кривизны ,криволинейной траектории перемещения 40 несмачиваемой поверхности не менее0,02 м.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:45 1. Пажи Д. Г. и др. Распылители жидкости. М., Химия, 1979, с. 11.2. Авторское свидетельство СССРМо 527340, кл. В 64 Р 1/18, кл, А 01 М 7/00,1975 (прототип).925414 оставитель А, Чал-БорюТехред А, Камышникова Корректор С, Фай актор 3, Бородкин Заказ 445/416 Изд. Ма 141 Тираж 722 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5