УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБВОДНЕНИЯ ЖИДКИХ ТОПЛИВ

Полезная модель относится к технике испытания различных топлив, нефтепродуктов и может быть использовано во многих отраслях промышленности, например, в авиационной, автомобильной, в теплоэнергетике.
Известны устройства для качественного смешения жидких топлив с водой или другими компонентами с использованием различных физических процессов.
Например, в устройстве для обводнения жидких топлив (Авторское свидетельство №468948, бюл. №16, 30.04.75 г.) используется ультразвуковой излучатель, который диспергирует водно-топливную композицию. Недостатком такой конструкции является малая производительность из-за ограниченного объема стакана и торца концентратора, экономические и энергетические затраты, связанные с необходимостью использования ультразвукового генератора.
Известно устройство (Авторское свидетельство №2086638, бюл. №22, 10.08.97 г.), в котором используется мешалка с вращением за счет реактивной силы и генерирование акустических колебаний за счет истечения сверхзвукового потока газа из сопел. Данные устройства принято нами за прототип. Недостатки прототипа следующие: недостаточное перемешивание по всему объему емкости, сложность и малая прочность телескопической конструкции мешалки, отсутствие в емкости вертикальных перемещений смеси, что ухудшает равномерное перемешивание двух сред с различной плотностью и значительные трудности получения критических течений для истечения воды из сопла (Vкр=320 м/с).
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель-повышение качества смешения, снижение энергозатрат, увеличение надежности конструкции.
Поставленная цель достигается тем, что в цилиндрическом корпусе с патрубками подвода топлива и отвода смеси и центральным пустотелым валом с мешалками, на концах которых установлены сопла. Мешалки расположены в несколько ярусов, с различным радиусом вылета на каждом ярусе. Отверстия в соплах имеют противоположное направление по отношению к радиусу вращения. Отверстия в соплах представляют щелевой канал, расположенный горизонтально, а ось сопла, следовательно, плоскость истечения струи имеет наклон к плоскости вращения 5°-25° и на концах сопел установлены гидродинамические излучатели.
На рис.1 - общий вид устройства.
Рис.2 - мешалки с симметричным расположением сопел и гидродинамическим излучателем.
Рис.3 - сопло с гидродинамическим излучателем.
Здесь:
1. Корпус,
2. Пустотелый вал,
3. Мешалки,
4. Патрубок подвода топлива,
5. Узел вращения,
6. Сопла,
7. Патрубок отвода смеси,
8. Гидродинамические излучатели,
9. Затворы,
10. Патрубок отвода смеси на смешение,
11. Насос,
12. Патрубок подачи смеси на смешение,
13. Патрубок подвода воды.
Предложенное устройство представляет собой корпус цилиндрической формы 1, с патрубком подвода топлива 4 и патрубком отвода смеси 7 имеющий запорный вентиль 9. Внутри корпуса 1, коаксиально расположен пустотелый вал 2 в узлах вращения 5. На валу 2 установлены мешалки 3, с горизонтальной плоскостью вращения, и расположенные в несколько ярусов по высоте вала и с различным радиусом вылета на каждом ярусе. На концах каждой мешалки 3 имеются сопла 6 с отверстиями в противоположных направлениях по отношению к радиусу вращения. Отверстия в соплах 6 представляют щелевой канал, расположенный горизонтально, а ось сопла, следовательно, плоскость истечения струи имеет наклон к плоскости вращения 5°-25°. На концах сопел 6 установлены гидродинамические излучатели 8.
Устройство работает следующим образом: через патрубок подвода топлива 4, при открытом затворе 9 в полость корпуса 1 поступает топливо в необходимом соотношении смеси. Диапазон соотношений может изменяться от 30%-70%, в зависимости от необходимого соотношения жидкостей. При этом затворы 9 патрубков отвода 7 и 10 закрыты. Одновременно при открытом затворе 9 патрубка 13 и закрытом затворе 9 патрубка 12 при заданном соотношении смеси подается вода в пустотелый вал 2, откуда поступает в мешалки 3 и с большей скоростью истекает из сопел 6. Вытекающая из сопел 6 струя воды попадая на гидродинамические излучатели имеющие клиновидную заточку 8, попадая на которую струя жидкости срывается и образует вихри. Периодически изменяющееся давление в зоне вихрей вызывает возникновение кавитации, что способствует диспергированию топлива и качественному перемешиванию. Одновременно с образованием кавитационных вихрей, вытекающие струи жидкости из сопел 8 за счет реактивной силы приводят вал 2 во вращение в узлах 5 и вся масса топливо-водяной смеси, находящаяся внутри корпуса 1 начинает вращаться в радиальном направлении, охватывая все пространство по высоте, за счет наличия нескольких ярусов мешалок и различного радиуса расположения сопел 6. Кроме радиального вращения возникают и вертикальные потоки топливо-водяной смеси, обусловленные наклоном сопел 6 под углом α=5°-25° к плоскости вращения мешалок 3. Происходит постепенное заполнение корпуса 1 при одновременном смешении смеси. После заполнения корпуса 1 затворы 9 подвода топлива 4 и патрубка подачи воды 13 закрываются, а затворы 9 патрубка отвода смеси на смешение 10 и патрубка подачи смеси на смешении 12 открываются и смесь через насос 11 поступает в пустотелый вал 2, откуда поступает в мешалки 3 и процесс смешений продолжается до любой степени смешения. Таким образом, наличие кавитационных колебаний и вращение топливо-водяной смеси в радиальном и вертикальном направлении по всему объему способствует повышению качества смешения, снижает энергозатраты и увеличивает надежность конструкции.