Статический смеситель

Устройство относится к статическим смесителям для смешивания жидкостей и может применяться, в частности, для увеличения степени однородности потока при определении содержания в нем воды.
При определении обводненности нефтяного потока предъявляются высокие требования к однородности смеси, так как первичные преобразователи большей части влагомеров точечно измеряют характерный параметр, пропорциональный содержанию воды, что может не соответствовать действительным показателям обводненности потока, поскольку при его перекачке происходит расслоение фаз потока, обусловленное различием их свойств (плотности, вязкости и т.п.). Это, в свою очередь, приводит к уменьшению точности при измерениях количественного состава воды в нефтяном потоке.
Существует множество устройств, предназначенных для смешивания жидкостей, которые также могут быть применены для увеличения однородности смеси.
Так, например, известен статический смеситель, содержащий корпус с размещенными в нем смесительными элементами, выполненными в виде косо срезанных отрезков труб, установленных под углом к его продольной оси, причем каждый последующий смесительный элемент повернут относительно предыдущего на угол, определяемый в зависимости от количества устанавливаемых смесительных элементов (RU 103746 U1, опубл. 27.11.2014).
Известный смеситель имеет достаточно сложную конструкцию смесительных элементов.
Известен также статический смеситель для смешения двух жидкостных или газовых потоков, содержащий трубчатый корпус с сужением в средней части, разделяющим его на патрубки для подвода смешиваемых потоков и отвода смеси, при этом в суженной части установлена турбулизирующая пластина (RU 118878 U1, опубл. 10.08.2012).
Данный смеситель не обеспечивает требуемой гомогенности потока, из-за недостаточной эффективности смешивания его компоненнов, ввиду того, что поток смеси при прохождении сужения посредством турбулизирующей пластины закручивается лишь в одном направлении.
Задачей полезной модели является повышение степени однородности потока за счет повышения эффективности смешивания его компонентов.
Технический результат достигается тем, что в статическом смесителе, содержащем трубчатый корпус с размещенным в нем смесительным элементом и с сужением в его центральной части, смесительный элемент содержит соединенные с его центральной частью суживающийся и расширяющийся конусы, при этом в центральной части смесителя последовательно установлены, по меньшей мере, два винтовых элемента, с противоположной по отношению друг к другу закруткой лопастей, при этом суживающий конус расположен непосредственно на входе в винтовые элементы, а расширяющий - на выходе из них, причем винтовые элементы выполнены в виде шнеков.
На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.
Смеситель представляет собой корпус 1, включающий суживающий 2 и расширяющий 3 конусы с присоединительными фланцами, суживающуюся часть 4, выполненную в виде цилиндрического отрезка трубы меньшего диаметра по сравнению с основным трубопроводом, смесительные элементы 5 и 6, выполненные в виде двух винтовых элементов с разнонаправленной закруткой, выполненных в виде шнеков.
Устройство работает следующим образом.
В полость корпуса 1 из технологического трубопровода поступает жидкость, имеющая в своем составе недостаточно перемешанные фазы (например, вода и нефть). Жидкость, проходя через суживающий конус 2 на входе в смеситель, дополнительно сжимается и смешивается за счет изменения скорости потока и возникновения усиленного вихреобразования. Смесительные элементы 5 и 6, выполненные в виде двух шнеков, закручивают поток попеременно в разных направлениях, обеспечивая дополнительное перемешивание жидкости. Увеличение скорости потока в суживающейся части 4 приводит к повышению интенсивности смешивания. На выходе из смесителя жидкость дополнительно перемешивается за счет повторного изменения скорости потока и возникновения добавочного вихреобразования, в результате чего образуется достаточно гомогенный поток.
Конструкция устройства смесителя обеспечивает многократную перестройку поля скоростей и изменение направления линий тока смешиваемых компонентов, что обеспечивает хорошее перемешивание смеси и мелкое диспергирование перемешиваемых сред без значительных энергетических затрат.
Смешивание фаз потока необходимо для получения однородной эмульсии, имеющей стабильные характеристики. При однородности смеси жидкостей характеристики жидкости одинаковы во всем сечении потока, что, в свою очередь, приводит к уменьшению погрешности измерений обводненности потока.
Предлагаемое устройство может быть установлено перед первичными преобразователями влагомеров. Его использование совместно с поточными влагомерами позволит увеличить точность измерения влагосодержания перекачиваемой жидкости.
Полезная модель при достаточной простоте своей конструкции обеспечивает необходимую степень однородности смеси жидких фаз, требуемой при определении количественного состава воды в жидкости.