Кавітаційний емульгатор

Изобретение относится к области теплотехники, в частности, к устройствам для приготовления водомазутной топливной эмульсии, используемой в качестве топлива для котельных агрегатов, ' Наиболее близким к предложенному является устройство [1], содержащее проточную камеру с установленным в ней кавитатором, выполненным в виде конуса, ориентированного вершиной против направления потока. Недостатком известного устройства является низкое качество приготавливаемой эмульсии, обусловленное большим разбросом средних диаметров капель воды в эмульсии, что связано с исходной неравномерностью распределения воды в мазуте. Разброс размеров капель воды в эмульсии приводит к снижению ее стабильности, быстрому разложению и, соответственно, отрицательно сказывается на работе котельных агрегатов. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования известного устройства путем установки в проточной камере ряда дополнительных, последовательно расположенных кавитаторов, выполненных в виде конусов, диаметры оснований которых уменьшаются по ходу потока таким образом, что на каждом из кавитаторов поддерживается одинаковая стадия кавитации, Поддержание на каждом кавитаторе одинаковой стадии кавитации совместно с многократной обработкой эмульсии позволяет получить однородную по размерам капель воды эмульсию, и, как следствие повысить ее стойкость к разложению и улучшить работу котельных агрегатов. Поставленная задача решается тем, что в истройстве, содержащем проточную камеру с установленным в ней кавитатором, выполненным в виде конуса, ориентированного вершиной против направления потока, согласно изобретению, в проточной камере установлен ряд дополнительных, последовательно расположенных кавитаторов, выполненных в виде конусов, диаметры оснований которых уменьшаются по ходу потока по закону где d1 -диаметр основания первого конуса, d1 - диаметр основания 1-го конуса (i=2,3,...), D-диаметр проточной камеры. Диаметры оснований последовательно установленных в проточной камере кавитаторов в виде конусов выбираются таким образом, чтобы обеспечить на каждом из конусов одну и ту же стадию кавитации, что приводит к образованию за ними полей паро-газовых кавитационных пузырьков, близких по своим размерам. При последовательном прохождении мазута с включениями воды через эти зоны кавитации на каждом последующем этапе обработки происходит сглаживание разброса диаметров капель воды в мазуте. Наряду с каплями воды небольших размеров образуются крупные капли, склонные к слипанию (коалесценции), которой также способствует развитая турбулизация потока при кавита-ционном течении. Однако, при многократном прохождении обрабатываемой смеси через зоны кавитации, образующиеся за последовательно расположенными в проточной камере кавитаторами, явление коалесценции не успевает проявиться. Таким образом, многократная обработка эмульсии совместно с поддержанием одинаковой стадии кавитации на каждом из кавитаторов позволяет получать мелкодисперсную и, главное, однородную по величи- ! не капель воды водомазутную топливную эмульсию, стойкую к разложению и при сжигании которой улучшается работа котельных агрегатов. На чертеже изображен предлагаемый кавитационный эмульгатор; на фиг. t - общий вид ка вита цион ного эмульгатора; на фиг, 2 - разрез по В-В фиг. 1. Кавитационный эмульгатор состоит из проточной камеры 1, в которой последовательно установлен ряд кавитаторов 2, 3, 4, выполненных в виде конусов. Расчет диаметров производится по закону где d1 - диаметр основания первого конуса, di - диаметр основания 1-го конуса (I --2,3...). D-диаметр проточной камеры. Работает кавитационный эмульгатор следующим образом. Поток Смеси мазута с водой поступает в проточную камеру 1. В районе расположения кавитатора 2 поток разгоняется до скорости, при которой вода, находящаяся в мазуте, начинает кавитировать. При этом за кавитатором 2 образуется каверна, заполненная преимущественно парами воды. Попадая в зону повышенных давлений, находящуюся за кавитатором 2, каверна разрушается с образованием поля парогазовых кавитационных пузырьков, размер которых колеблется от 100 до 700 мкм. В свою очередь в этих пузырьках происходит процесс конденсации паров воды, в результате чего образуются капли воды размером от 1 до 50 мкм. Полученная на кавитаторе 2 эмульсия поступает на кавитатор 3. В районе расположения кавитатора 3 поток опять разгоняется до скорости при которой за ним образуется каверна, разрушающаяся в зоне повышенных давлений с образованием поля парогазовых пузырьков. После конденсации паров воды в этих пузырьках вновь образуются капли воды. Однако количество крупных капель заметно уменьшается за счет того, что в потоке, поступившем на кавитатор 3, вода распределена более равномерно, чем перед кавитатором 2. Таким образом происходи/ выравнивание размеров капель воды. После этого поток поступает на кавитатор 4, где процесс повторяется и происходит еще большее выравнивание размеров капель эмульсии. Для получения мелкодисперсной эмульсии необходимо, чтобы средний размер парогазовых пузырьков после каждого кавитатора не превышал среднего размера пузырьков после предшествующего кавитатора. В противном случае произойдет укрупнение капель эмульсии. Это достигается тем, что диаметры оснований кавитаторов уменьшаются по ходу потока по указанному закону таким образом, что стадия кавитации и,, следовательно размеры парогазовых пузырьков остаются постоянными для каждого кавитатора. В результате на выходе кавитационного эмульгатора получается мелкодисперсная водомазутная эмульсия, размер капель воды в которой не превышает 10 мкм, причем до 80% капель имеют размер 1-3 мкм.