Камера смешения

Камера смешения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. КАМЕРА СМЕШЕНИЯ содержащая цилиндрический корпус, коллек тор и сопла, размещенные по длине корпуса в несколько поясов и по касательной к поверхности условного цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности смесеобразования, диаметр условного цилиндра составляет 0,390 ,41 диаметра Корпуса, при этом соп ла каждого пояса расположены в одной плоскости и попарно направлены навстречу друг другу. 1 UL Г (П С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ Ь ИОИ0

РЕСПУБЛИН.,Я0. 110 21

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Bm)B01F500 ф ° / т.,a"" ° о I

И, 3

ЙВ-"ЛИЭ .. ЕНА (21) 3521197/23-26 (22) 14.12.82 (46) 30.07.84. Бюл. Ф 28 (72) Ю.А. Спиридонов, Ф.3. Тинчурин, Ю;Я. Галицкий и В.А. Галицкая (71) Казанский филиал Московского ордена Ленина энергетического института (53) 66.021.073(088.8) (56) 1. Патент Японии II 51-46306, кл. В 01 F 5/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

II 636016, кл. В 01 F 5/18, 1976.

3. Патент ФРГ 9 2850271, кл. В 01 F 3/08, 1981 (прототип), (54)(57) 1. КАМЕРА СМЕШЕНИЯ содержащая цилиндрический корпус, коллек тор и сопла, размещенные по длине корпуса s несколько поясов и по ка" сательной к поверхности условного цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью повыщения эффективности смесеобразования, диаметр условного цилиндра составляет 0,390,41 диаметра корпуса, при этом сопла каждого пояса расположены в одной плоскости и попарно направлены навст речу друг другу.

2. Камера noп. 1, отличающ а я с я тем, что сопла каждого последующего пояса расположены с

1105219 угловым смешением относительно .".i пел предыдущего пояса.

1

Изобретение относится к устройст вам для смешения турбулентных потоков жидкостей или газов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. 5

В различных непрерывных технологических процессах для получения смеси из двух и более компонентов преимущественно используются устройства, реализующие струйный способ смешения, в частности, использующие принцип поперечного ввода струй одного комйонента в сносящий поток другого.

Известно устройство для смешения двух сред, состоящее из цилин- 15 дрического корпуса, на боковой поверхности которого расположены отверстия, оси которых совпадают с-радиусом вектора поперечного сечения корпуса, коллектора $ 1).

Недостатками данного устройства являются невысокая эффективность смесеобразования ври изменении режимов работы устройств, что характерно для непрерывных технологических процессов, нестабильность характеристик по качеству смесеобразования при небольших конструктивных и технологических процессах, большие габариты устройства (удлинения З0 устройства), необходимые для практического завершения процессов смесеобразования. Данное устройство невозможно использовать для целого ряда технологических процессов, например для получения плазмы в магнитных гидродинамических (МГД) генераторах, когда увеличение габаритов определяет возрастание тепловых потерь, что ведет к снижению темпе- 40 ратуры и электропроводности плазмы.

Известно устройство, состоящее из корпуса с торцовым входным патрубком, н котором установлен диск с окном, с закрепленным в нем завихри.телем, коллектора с радиальными соп,лами, имеющими возможность осевогоперемещения. Наличие завихрителя

2 позволяет несколько интенсифицировать процесс смесеобразонания по длине устройства для счет повышения коэффициента турбулентного массообмена, а возможность осеного перемещения .радиальных сопел — расширить диапазон изменения относительного расхода, в котором возможна реализация оптимального перераспределения смешинаемых сред и максимальное значение конвективной составляющей массообмена (2 ).

Недостатком известного устройства является увеличение коэффициента теплоотдачи смеси к стенке за счет закрутки потока, что ведет к возрастанию тепловых потерь в камере смешения. Область, н пределах которой реализуется оптимальное перераспределение смешинаемых сред, .не значительна,так как при о, О,ЗЭ„ перемещение реальных сопел не позволяет реализовать эффектинный конвектинный массообмен. Здесь 4 — глубина проникновения поперечных струй;

Э„ — диаметр цилиндрического корпуса. Кроме того, перемещение сопел определяет усложнение конструкции устройства и снижение его надежности. При значительных тепловых потоках, например применительно к

МГД генераторам, возрастают также тепловые потери за счет необходимости экранирования сопел.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является смеситель, камера смешения которого представляет собой цилиндрический корпус, снабженный коллектором и соплами, размещенными по длине корпуса в несколько поясов и по касательной к поверхности условного цилиндра. Оси сопел ориентированы под острым углом к продольной оси корпуса (3 j.

Однако данный смеситель также не. обеспечивает оптимальное распределение смешиваемых потоков и вслед1 105219 ствие этого не обладает достаточной эффективностью смесеобразования.

Целью изобретения является дальнейшее повышение эффективности смесеобраэования. 5

Указанная цель достигается тем, что в камере смешения, содержащей цилиндрический корпус, коллектор и сопла, расположенные на боковой поверхности корпуса в несколько поясов 10 и по касательной к поверхности условного цилиндра, диаметр условного цилиндра равен 0,39-0,41 диаметра корпуса, при этом сопла каждого пояса расположены в одной плоскости и по- 15 парно направлены навстречу друг другу.

Кроме того, сопла каждоro последующего пояса расположены с угловым смещением относительно сопел преды- 20 дущего пояса.

Предлагаемое расположение сопел обеспечивает перераспределение смешиваемых сред прн изменении режима работы камеры смешения. Глубина проникновения струй в радиальном направлении остается неизменной при изменении нагрузки и равной оптимальному значению за счет встречного соударения струй. Отклонение диаметра услов- 30 ного. цилиндра 6 (0,39-0,41) от диаметра корпуса 3„ ведет к неопти- . мальному перераспределению смешиваемых сред. Так при д с 0,393, происходит переобогащейие поперечным компонентом периферии канала, а при б > 0,410 „ - переобогащение приосевой зоны корпуса. Следовательно, в обоих случаях нарушается равномерность распределения массы по- 40 перечного компонента по потоку, т.е. снижается эффективность смесеобразо-. вания. При этом указанное качество характерно при любом значении расходов смешиваемых сред. 45

На фиг. 1 изображена камера смешения, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 и 5 данные результатов испытаний по закономерностям изменения интегральных характеристик поля Т и 8 при изменении диаметра условного цилиндра.

Камера смешения состоит иэ цилиндрического корпуса 1, с которым жестко соединен коллектор для подачи поперечного компонента 2 сообУ щающегося с полостью камеры через систему сопел 3, расположенных на боковой поверхности корпуса l в несколько поясов. С коллектором 3 жест

ko соединена высоконапорная магистраль 4.

Диаметр корпуса Р„ = 51 мм, диаметр отверстий сопел д = 1-12 мм.

В качестве сносящего потока используют поток воздуха с температурой 1„ = 300 С, в качестве попереч" ного потока — холодный воздух с температурой Т2 = 15"С. Массовые расходы взаимодействующих компонентов изменяются в диапазоне

= 30-35 r/ñ, С, . — до 100 г/с; 2

Н =

6„+6 Устройство работает следующим образом.

Низконапорный компонент в виде сносящего потока поступает по цилиндрическому .корпусу 1. Высоконапорный компонент иэ магистрали 4 через коллектор равномерно распределяется по соплам 3 и через них истекает в цилиндрический корпус 1, где происходит взаимодействие потока и струй. Под влиянием потока струи отклоняются от своего первоначального положения, однако струи, истекающие из сопел, оси которых расположены на одной прямой, встречаются (пересекаются), что определяет поддержание их глубины проникновения при изменении нагрузки устройст" ва равной оптимальному значению.

Поле температур исследовалось в зоне смешения с помощью термозондов, укрепленных в трехходовом коор" динатнике. В качестве датчиков использовались хромель-капелевые термопары с диаметром королька 0,3 мм.

T-Т

На графиках T = — . ..аТ =

Т -Т

=T -Т, где индексами ч и м обозначены ось камеры смешения и периферия камеры смешения соответственно, 6 — параметр качества смешения.

Приведенные графики (фиг. 5 и 6) показывают, что при увеличении д моY нотонно возрастает стабильность харак. теристик массообмена в области экстремальных значений степени смешения.

1 о

Здесь . < у= — 1, где Bg — диаD метр условногд цилиндра. Однако при 8@ ) 0,41 во всей области изме1105219

S нения "режимных параметров (Q или

% - глубина проникновения струй) качество смесеобразования всегда меньше I а в центральной части камеры реализуется избыток массы сносящего потока. Увеличение определяет возрастание зтог качества. Однако диапазон изменения параметров, в пределах которого реализуются стабильные характеристики массообмена, незначителен.

Испытания показали, что при таком расположении сопел, как показано на фиг. 1-3, и диаметре условного цилиндра 0,40 диаметра корпуса конструктивные и технологические отклонения практически не определяют изменение характеристик смесеобразования.

Таким образом, предлагаемое изобретение является эффективным средством повышения интенсивности характе1О ристик смесеобразования преимущественно для технологических процессов, характеризующихся переменными режимами работы.

1105219

1105219

ОГ

Составитель Т. Круглова

Редактор Т. Митейко Техред О.Неце Корректор Е. Сирохман

Заказ 5413!5 Тираж 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород„ ул. Проектная, 4 о