Струйный смеситель для резервуаров

Полезная модель относится к устройствам для смешивания и выравнивания состава жидкостей в резервуарах, преимущественно больших объемов, и может быть использовано в любых областях народного хозяйства, в том числе в химической, нефтяной, нефтеперерабатывающей промышленности и на нефтебазах, где требуется гомогенизация жидкостей различной плотности, склонных к расслоению состава.
В настоящее время для перемешивания в резервуарах жидкостей различной плотности, склонных к расслоению состава, широко используются струйные смесители с сопловыми эжекторами и комбинированные смесители.
Известен струйный смеситель, в котором, для повышения эффективности перемешивания, на внутренней поверхности диффузора эжектора выполнены спиральные направляющие ребра (RU 344881).
Известен также смеситель (RU 965491), имеющий эжектор с первичным щелевым соплом, расположенным по периметру наружной поверхности входного конфузора эжектора. Ось первичного сопла эжектора установлена перпендикулярно оси эжектора, причем внутренняя поверхность входного конфузора вверх от сопла выполнена криволинейной, а вниз за соплом - без скруглений.
Указанные струйные смесители малоэффективны и потому имеют ограниченное применение, в основном для перемешивания жидкостей невысокой плотности, склонных к расслоению, например молока, отстоявшегося в процессе хранения в резервуарах.
Более эффективными устройствами для перемешивания жидкостей в резервуарах, используемыми в основном в химической и нефтяной отраслях, являются устройства RU 2189852 и RU 2314151.
Например, в RU 2189852 повышение эффективности перемешивания жидкостей обусловлено регулируемой начальной турбулизацией потока за счет того, что в устройстве, содержащим смеситель с соплом и диффузором, корпус смесителя соединен с диффузором планками. На внутренней поверхности сопла выполнены выступы в виде радиальных колец или цилиндрических стержней с определенными симплексами, а смеситель прикреплен к корпусу резервуара под углом 25-75°.
К недостаткам известного устройства относятся невысокая производительность в результате энергопотерь в диффузоре и, соответственно, недостаточная интенсивность перемешивания больших объемов жидкостей для получения однородного состава.
Прототипом может служить струйный смеситель, используемый в резервуарах достаточно больших объемов, который содержит корпус, выполненный в виде разветвителя потока с соплами, имеющими форму усеченной поверхности вращения, по меньшей мере, одно из которых выполнено эжекторным с конфузором, представляющим собой обтекаемое тело вращения, с ребрами жесткости, соединяющими конфузор с корпусом, и цилиндрической камерой смешения. Турбулентность потока задается посредством выступов в виде радиальных колец или цилиндрических стержней в эжекторном сопле (RU 2594023, оп. 10.08.2016, МПК B01F 5/00).
Недостатком прототипа является получение сплошной струи жидкости, выходящей из камеры смешения. Мощный напор струи из сопел, оказывает негативное влияние на равномерность, а также на пожаровзрывобезопасность всего процесса.
Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании надежного устройства, обеспечивающего повышение производительности и эффективности перемешивания.
Технический результат заключается в достижении равномерности смешивания жидкостей с получением гомогенной структуры смеси по всему объему резервуара без дополнительных энергозатрат и нарушения норм пожаровзрывобезопасности.
Технический результат достигается тем, что струйный смеситель для резервуаров, содержащий корпус, выполненный в виде разветвителя потока с соплами, имеющими форму усеченной поверхности вращения, по меньшей мере, одно из которых выполнено эжекторным с конфузором, представляющим собой обтекаемое тело вращения, с ребрами жесткости, соединяющими конфузор с корпусом, и цилиндрической камерой смешения отличающийся тем, что на выходе камеры смешения установлена насадка в виде втулки, на внутренней поверхности которой выполнены радиальные пазы под углом к оси симметрии втулки. Целесообразно радиальные пазы насадки камеры смешения выполнить в форме усеченного параболоида вращения количеством от 4 до 16 штук, а саму насадку - из износостойкого материала. Для охвата струями всего объема резервуара количество эжекторных сопел устанавливается 3 (три) штуки под равными углами друг к другу, а длина камеры смешения выбирается в зависимости от объема резервуара.
Сущность полезной модели поясняется примером конкретного выполнения струйного смесителя, и сопровождающими чертежами:
Фиг. 1 - общий вид устройства; Фиг. 2 - расположение радиальных каналов - пазов насадки в камере смешения, сечения А-А и В-В на Фиг. 1.
Струйный смеситель для резервуаров содержит корпус 1 в виде разветвителя потока с тремя эжекторными соплами 2. На наружной поверхности конфузора 3 выполнены ребра жесткости 4, соединяющие конфузор 3 с соплом 2, которые служат для гашения вибрации. На выходе цилиндрической камеры смешения 5 выполнена насадка в виде втулки с радиальными пазами 6, направленными под углом к оси симметрии втулки (фиг. 2). Корпус 1 смесителя закреплен в держателе 7.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
-3
3
Струйный смеситель закрепляют на фланцах к приемно-раздаточному патрубку резервуара и поддерживают держателем 7, устанавливаемым на днище резервуара (на чертежах не показано). При включении насоса гидросистемы неоднородная по составу и/или плотности жидкость из напорного трубопровода подается в корпус 1 смесителя и разделяется на массовые потоки в разветвителе. Рассмотрим движение жидкости на примере одного эжекторного сопла. Благодаря конфигурации сопла 2 поток жидкости ускоряется и дополнительно ускоряется в конфузоре 3. В камере смешения 5 проходя через насадку 6 с радиальными выступами приобретает заданную турбулентность в пределах 0,02-0,5 и вытекает в виде веерообразной струи. Потоки струй создают в резервуаре сложное движение жидкости, часть из которой через конфузор 3 эжекторного сопла 2 дополнительно вовлекается в камеру смешения 5, приобретая вторичную турбулентность. Скорость выхода струи из эжекторного сопла до 10 м/с, а коэффициент эжекции до 3. При этом ребра жесткости 4 конфузора 3 эффективно гасят вибрацию стенок резервуара, приводящую к преждевременному разрушению резервуара и негативно влияющую на пожаровзрывобезопасность всего процесса. Длиной камеры смешения регулируется зона перемешивания. Это позволяет исключить «застойные зоны», образование которых влечет за собой потери нефти на дне резервуара и необходимость его периодической чистки от отложений нефтешламов. Указанным образом достигается интенсивное перемешивание жидкости по всему объему и высоте резервуара с получением качественной смеси однородной плотности с характерной величиной отклонения до 10 г/см.
Регулирование скорости потока и турбулентности на практике осуществляют подбором форм разветвителей корпуса 1, конфузора 3 и числом радиальных пазов втулки камеры смешения.
Таким образом, повышение эффективности при эксплуатации предлагаемого струйного смесителя, обеспечивается без дополнительных энергозатрат, а только за счет части потенциальной энергии поступающего в устройство потока жидкости.