Змішувач-форсунка

Змішувач-форсунка, що містить корпус з виконаними в ньому конфузорним і дифузорним каналами сопла Лаваля, установленою між ними торо 3 18922 4 відношенню розмірів і місцеві розташування елезапирання камери 3 при проходженні потоку оброментів, створені умови обробки технологічних сублюваного матеріалу з дифузорного каналу 2. мішей різного компонентного складу у високотурПристрій працює за принципом відцентрової булізованому потоці, що дозволяє забезпечити форсунки, з характерними дисперсійновисоку деструкцію матеріалу і диспергування на кавітаційними властивостями. Грубодисперсна молекулярному рівні при мінімальних енерговитсуміш чи компоненти, що не змішуються, під тисратах і високій якості чистоти продукту, за рахунок ком 0,3-1атм. подаються на вхід вісесиметричного чого досягнуто поліпшення якості дисперсності і конфузорно-дифузорного каналу сопла Лаваля. гомогенності суміші, підвищена ефективність роПотрапляючи в звужуючий конфузорний канал 1, боти пристрою. потік ущільнюється за рахунок зменшення його Поставлена задача досягається тим, що в поперечного перерізу і поділяється на два. Первізмішувачі-форсунці, яка містить корпус з виконасне тиск в обох каналах однаковий і відповідає ними в ньому конфузорним і дифузорним каналавхідному тиску. Основний потік прямотоком подами сопла Лаваля, установленої між ними тороїдається в змішувальну тороїдальну камеру 3. На льною та сполученою з нею кільцевою камерами, виході із звужуючого вісесиметричного каналу, згідно з винаходом, кільцева камера з каналом основний потік має максимальну швидкість, яка постійного перерізу утворена двома коаксіальне може досягати швидкості звуку і несе велику кіневстановленими поверхнями зрізаних конусів ментичну енергією, причому основний потік зберігає шою і більшою основами, сполученими відповідно вісесимеричну форму. За рахунок перепаду тиску з конфузорним каналом і тороїдальною камерою, у основний потік направляється в тороїдальну висередньому перерізі кільцевої камери перпендикухрову камеру 3 змішування. У тороїдальній вихролярно поверхням зрізаних конусів за периметром вій камері 3 досягається ефект подібний до ефекту встановлені спіральні шпильки, при цьому критичруху рідини в кавернах, створюється вихорове ний діаметр дифузорного каналу більш критичного поле зі зниженим тиском близьким до вакууму. діаметра конфузорного. Робоча сировина в потоці ефективно перемішуКільцева камера з каналом постійного переріється і перетирається. зу утворена двома коаксіальне встановленими Відгалужений додатковий потік засмоктується поверхнями зрізаних конусів меншою і більшою в щілиноподібний канал 4 кільцевої камери. У щіосновами, сполученими відповідно з конфузорним линоподібному каналі 4 кільцевої камери, прохоканалом і тороїдальною камерою, для створення дячи по поверхнях спіральних шпильок 5, потік можливості відділення додаткового потоку в утвоущільнюється, набуває завихрення і поділяється рений щілиноподібний канал і неспіввісного виносу на m окремих ортогональних потоків, момент крудодаткового потоку в основний потік, що дозволяє тіння кожного з яких заданий формою спіральних ущільнити оброблюваний матеріал і внести в осшпильок і спрямований по дотичноій тороїдальної новний потік додаткові збурювання за рахунок різкамери 3 змішування. За рахунок неспіввісної зуноспрямованих течій у потоці. стрічної взаємодії основного потоку з додатковими У середньому перерізі кільцевої камери перутворюється високотурбулізований сумарний пендикулярно поверхням зрізаних конусів за пеструмінь. Злиті воєдино турбулізовані додаткові риметром встановлені спіральні шпильки, для орпотоки під дією вихрового поля приєднуються до ганізації окремих завихрювань із потужним основного потоку і дрібнять його на множинні дрібкрутним моментом в ущільненому суцільному поні потоки. Створюються складно закручені потоки, тоці щілиноподібного каналу. що дозволяють організовувати турбулентні пульВиконання критичного діаметра дифузорного сації для найбільш ефективного перемішування й каналу більше за критичний діаметр конфузорного інтенсифікації масообміну. У той же час, змішудозволяє здійснити безперешкодне проходження вання двох різноспрямованих тороїдальних потопотоком оброблюваного матеріалу елементів ків викликає виникнення інтенсивних торсіонних конструкції змішувача-форсунки, за умов що виполів. Імовірність захоплення пузирчика в мікровиключають запирання критичних прохідних переріхрове утворення і його втримання в зоні реакції зів пристрою. збільшується, тому значна частина енергії, накоНа фігурі показано запропонований пристрій пиченої в пузирчикові, витрачається на ударний поздовжній переріз. вплив часток оброблюваного потоку. У результаті Змішувач-форсунка містить співвісно встановкавітаційних процесів перемішувальний та перелені в корпусі конфузорний 1 і дифузорний 2 канатиральний вплив часток у потоці зростає, швидколи сопла Лаваля, між якими розміщена тороїдальсті протікання реакцій інтенсифікуються. на змішувальна камера 3. Кільцева камера 4, що Утворені турбулізовані торсіонні поля об'єднаутворена двома коаксіальне встановленими повені у загальний потік, направляються у вигляді крурхнями зрізаних конусів, являє собою щілиноподіглого вісесиметричного струменя, що розширюбний канал постійного перерізу, який меншою осється у дифузорний канал. Умовами для новою сполучений з конфузорним каналом 1, а організації високоефективного швидкісного потоку більшою - з тороїдальною камерою 3. У середньоі безперешкодного проходження елементів консму перерізі кільцевої камери 4 перпендикулярно трукції є виконання критичного діаметра d2 дифуконусним поверхням за периметром встановлені зорного каналу більше критичного діаметра di спіральні шпильки 5. Критичний діаметр d2 дифуконфузорного. зорного каналу 2 більше критичного діаметра сії, Для виключення запирання камери й ефективконфузорного каналу 1, що дозволяє виключити ного утворення торсіонних полів усередині тороїутворення поворотних течій, які призводять до дальної камери та залучення вихорів, утворених 5 18922 6 основним потоком у вихідне сопло, посадка тороїдля одержання тонкодисперсної фракції при роздальної камери 3 на сопла здійснена так, щоб відпилюванні органічних в'язких рідин з ефективною стань між колами, які утворюють тор у плані задодисоціацією води на іони Н+, ОН- і високим вмісвольняло нерівності: том газової фази в процесах їхньої гідрогенізації та гідролізу. d1 . 0 Так, з'єднавши газовий конденсат з водою в 2 пропорції 4:1 (80% газового конденсату, 20% води) яка доведена чисельними експериментами. при видавлюванні суміші під тиском 5-6 атм. На На виході з тороїдальної камери 3 виникають виході отримано 40% бензину АІ-92, 40%резонансні ультразвукові коливання потоку, обронизькоактанового бензину, 10% спирту, 2% параблювана суміш дробиться гострою крайкою вистуфіну й інших органічних сполук, причому при осапів дифузора, що приводить до утворення мікродженні утворені фракційне розділені органічні споструминок робочої речовини, спрямованих луки високої якості без домішок води. паралельно утворюючим камери. Створюються Таким чином, конструктивне виконання з задодаткові складно закручені зустрічні потоки, які пропонованим оптимальним співвідношенням родозволяють організовувати вторинні турбулентні змірів і місцем розташування елементів забезпепульсації для найбільш ефективного перемішучують умови: більш інтенсивної взаємодії молекул, вання й інтенсифікації масообміну. Зони розріутворення високогомогенних з'єднань за рахунок дження, що виникають в потоці робочого матеріазниження обмежень на протікання процесів взаєлу, забезпечують кавітацію в усьому об'ємі модії, в тому числі і хімічного, зв'язаного з наявнісструменя робочої речовини та факела на виході із тю між фазних меж, що дозволяє доводити робочу змішувача-форсунки. суміш до рівня молекулярної дисперсії, при якій Відбувається розширення потоку з утворенням незмішувані попередньо субстанції стають співрозвукового тиску, що викликає збудження гармонійзчинними і насичено гомогенизованими. них акустичних коливань, амплітуда яких в умовах Конструктивне виконання і геометричні парарезонансу зростає. Відбувається повторне висометри змішувача-форсунки дозволяють здійснюкошвидкісне перемішування, здрібнювання та повати глибоку переробку з високоефективною дедальше взаємне тонке диспергування компонентів струкцією матеріалів при одночасній реалізації потоку. В утворюваних множинних центрах подріскладних фізико-хімічних перетворень з яскраво бнення зважених часток потоку відбувається на вираженим ефектом синергичного посилення промолекулярному рівні. На виході дифузорного катікання процесів взаємодії взаємного проникнення, налу 2 формується високошвидкісний стійкий рівщо дозволяє одержувати екологічно чисті фракції номірний за перерізом гомогенізований струмінь. перероблених компонентів. Змішувач-форсунка з високою ефективністю Таким чином, запропоноване технічне рішення може працювати при низькому вхідному тиску, що за рахунок ефективного змішування потоків із синдозволяє проводити обробку з мінімальними енертезом нових з'єднань на молекулярному рівні договитратами. зволяє забезпечити універсальність процесу, поТехнологічні можливості обробки потоку роболіпшення якості дисперсності і гомогенності суміші, чого середовища з використанням такої конструкпідвищення ефективності роботи пристрою за рації змішувача-форсунки в технологічних процесах хунок економії енерговитрат на здійснення техноперемішування двох чи декількох потоків рідини, логічних режимів та одержання екологічно надто газу і порошкоподібного матеріалу, з будь-яким чистих високодисперсних матеріалів. компонентним складом взаємодіючих середовищ: Розроблений змішувач-форсунка дозволяє пірідина - газ, рідина - порошкоподібний матеріал, двищити ефективність роботи на режимах змішугази - порошкоподібний матеріал, рідина - газ вання і диспергування, ступеня розпилення, інтенпорошкоподібний матеріал дозволяє широко викосифікації процесу горіння, підвищити якість ристовувати в металургії і на теплових електросдисперсності і гомогенности суміші, що веде до танціях для економії газу, в автомобільних карбюзниження енерговитрат, інтенсифікації процесів раторах, пальниках різного призначення, змішування оброблюваних матеріалів з будь-яким форсунках для інтенсифікації процесу горіння, у компонентним складом з одержанням високодиспристроях розпилення й іонізування, для створенперсних екологічно чистих продуктів. ня аерозолей. Пристрій ефективно може бути використаний 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 18922 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601