СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЫМОВОЙ СМЕСИ ВСЕСЕЗОННОЙ ДС-В
METHOD OF OBTAINING YEAR-ROUND SMOKE MIXTURE SM-Y

Предлагаемое изобретение относится к технологии получения дымовых смесей (ДС), а конкретно касается способа получения термоконденсационной дымовой смеси всесезонной ДС-В на основе нефтепродуктов. Изобретение найдет применение, например, при изготовлении дымовых смесей для созданий аэрозольных завес, маскирующих в видимом диапазоне.
В настоящее время известны различные дымовые смеси на основе нефтепродуктов и способы их приготовления [Учебник сержанта войск РХБЗ, Москва, 2006, Минобороны].
Известна дьмовая смесь ДС-В на основе нефтепродуктов, которая предназначена для создания аэрозольных завес, маскирующих в видимом диапазоне, и имеет высокие маскирующие характеристики в различных диапазонах спектра электромагнитного излучения [Карташев Е.Д., Карасев А.Н. Технологические аспекты повышения эффективности применения дымовых машин войск РХБ защиты. Всероссийская научно-техническая конференция «Направления совершенствования методов и средств снижения заметности для разработки перспективных образцов вооружения и военной техники. Тезисы докладов. ФГУП НИИЦ радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности МО РФ, г.Воронеж, 2006, стр.112-116].
Известна дымовая смесь №56 зимней и летней модификаций, состав которых приведен в таблице 1 и способ ее получения (Технологические условия на дымовую смесь №-56 - ТУ №38.4018-77; ТУ №38.40157-1985, г.Уфа, НИИНефтехим).
Таблица 1
Компонентный состав дымовой смеси №56 летней и зимней модификаций
Наименование компонента
Процентное соотношение компонентов, % (по объему)
ДС №56 летняя
ДС №56 зимняя
Экстракт селективной очистки масел
70
35
Дизельное топливо
30
15
Авиационный керосин ТС-1
-
50
Присадка АзНИИ-ЦИАТИМ-1
0,5 (сверх 100%)
0,5 (сверх 100%)
Способ получения указанной дымовой смеси заключается в операции закачки в резервуар в определенных соотношениях исходных компонентов. В резервуаре происходит механическое перемешивание компонентов циркуляционным насосом в течении не менее двух часов до состояния их полной гомогенизации.
Пример способа получения дымовой смеси №56 показан на фиг.1 и заключается в следующем.
Исходные компоненты поступают на прием циркулярного насоса Н-1 и закачиваются в резервуары (далее реактор) Е-1, Е-2 и Е-3 в требуемом соотношении. Последовательность закачки продуктов - от более легкого к более тяжелому. Продукт забирается с низа реактора и подается на более высокий уровень.
Присадка в бочках ставится на плавитель, обогреваемый водяным паром, и после разогрева до 60-80°С поступает в обогреваемый бачок Е-4, оттуда на прием насоса Н-2. Этим насосом присадка закачивается на прием циркулярного насоса Н-1 во время циркуляции продукта. По окончании циркуляции смесь отстаивается в течении 1 часа и отбирается на анализ, анализируется и подается в товарный парк.
Дымовая смесь №56 на основе нефтепродуктов предназначена для создания аэрозольных завес, маскирующих в видимом диапазоне, и имеет высокие маскирующие характеристики в видимом диапазоне спектра электромагнитного излучения. Указанный способ получения дымовой смеси №56 на основе нефтепродуктов был принят за прототип.
К недостаткам известного способа получения дымовой смеси №56 на основе нефтепродуктов является его периодичность и высокие массогабаритные характеристики оборудования, что не позволяет использовать эффективно этот способ получения дымовой смеси №56 в полевых условиях.
Техническая задача изобретения заключается в создании способа получения дымовой смеси ДС-В, который позволил бы осуществить проведение непрерывного технологического процесса гомогенизации однородных компонентов (за один проход), уменьшить массогабаритные характеристики оборудования.
рез
рез
эф
Согласно изобретению целесообразно получение дымовой смеси ДС-В осуществлять способом, включающим гидродинамический преобразователь механической энергии жидкой струи в звуковую энергию, обеспечивающий акустическое воздействие на многокомпонентную систему, геометрические параметры резонансной полости которого составляют: диаметр резонансной полости D - 0,035 м; высота резонаторной полости Н - 0,03 м; диаметр эффективной зоны смешения D - 0,175 м.
Согласно изобретению оптимально, чтобы скорость потока компонентов в резонансной полости составляла не менее 1,7 м/с. Согласно изобретению оптимально, чтобы суммарный расход компонентов смеси в резонансной полости составлял не менее 1,50 л/с.
Предлагаемый способ получения дымовой смеси ДС-В существенно отличается по массогабаритным характеристикам от оборудования, применяемого для получения смесей, заявленных в аналоге и прототипе.
Изобретательский уровень и новизна по сравнению с известными решениями обеспечиваются конкретными свойствами акустических полей.
Сущность изобретения и его преимущества связаны с тем, что процессы смешения протекают значительно интенсивнее в акустическом поле, чем при обычных условиях. В настоящее время имеются экспериментальные данные показывающие, что в акустическом поле происходит существенное ускорение процессов приготовления эмульсий ( Акуличев В.А. В кн.: Мощные ультразвуковые поля / Под ред. Л.Д.Розенберга. - М.: Наука, 1968, Сиротюк М.Г. - В кн.: Мощные ультразвуковые поля / Под ред. Л.Д.Розенберга. - М.: Наука, 1968). Эффективное перемешивание компонентов с помощью акустического поля может быть осуществлено в непрерывном потоке. По своим свойствам аппараты акустического (волнового) воздействия близки к реактору идеального смешения.
Пример реализации изобретения
Для реализации предлагаемого способа получения дымовой смеси ДС-В был изготовлен гидродинамический преобразователь, в реакторе которого обеспечивается акустическое воздействие на многокомпонентную систему путем гидродинамического преобразования механической энергии жидкой струи в звуковую энергию. Разработан алгоритм и рассчитано конструкторское решение аппарата акустического смешения в части:
определения соотношения размеров элементов конструкции реактора и числа резонансных полостей аппарата в зависимости от заданных условий технологического режима;
поверочного расчета - определение критических параметров в зависимости от изменения технологического режима.
Принципиальная схема способа получения дымовой смеси ДС-В показана на фиг.2.
Способ получения дымовой смеси ДС-В заключался в следующем.
Из емкости А по заборной магистрали 3 на вход 1 насосом подавалось масло (МС-8). Одновременно из емкости Б также насосом на вход 2 подавался второй компонент - низкозастывающая фракция дизельного топлива с растворенным в ней расчетным количеством антиокислительной присадки.
рез
рез
эф
Процесс гомогенизации системы однородных компонентов под акустическим воздействием осуществлялся за один проход в резонансной полости диаметром D=0, 035 м, высотой Н - 0,03 м; диаметр эффективной зоны смешения D - 0,175 м. Резонансная полость расположена внутри аппарата на пути движения потоков компонентов.
Для определения оптимальных режимов работы установки на основе акустического смесителя были проведены оценочные эксперименты.
В ходе экспериментов в качестве источника энергии в реакторе аппарата акустического смешения (ААС) использовалось избыточное давление потоков компонентов, подаваемых насосным оборудованием со скоростью движения потоков компонентов от 0,7 до 2,0 м/с и суммарным расходом компонентов от 0,69 до 1,85 л/с. Приготовленная смесь растаривалась и выдерживалась для оценки наличия расслоения компонентов. Затем брались пробы с поверхностного и придонного слоев и оценивалась плотность смеси в пробе. Результаты оценки приведены на фиг.3.
Анализ приведенных зависимостей свидетельствует о наличии оптимальных режимов работы установки на основе акустического смесителя.
Для изготовленного аппарата оптимальный режим достигался при суммарном расходе компонентов 1,50 л/с и более, скорости компонентов в резонансной полости 1,7 м/с и более.
В таблице 2 приведены результаты оценки физико-химических свойств дымовой смеси ДС-В, приготовленной при оптимальных режимах работы установки.
Таблица 2
Результаты оценки физико-химических свойств дымовой смеси ДС-В приготовленной по способу акустического смешения на оптимальных режимах установки.
Наименование параметров
Ед. измерения
Требование к параметрам по действующему ТУ
Данные испытаний
номин.
пред. откл.
Температура застывания смеси
°С
не выше
Минус 50
минус 50
Вязкость кинематическая, при минус 40°С
сСт
не более
300
224
Температура вспышки в открытом тигле
°С
не ниже
45
52
Коксуемость
% (мас.)
не более
0,15
отсутств.
Содержание механических примесей
% (мас.)
не более
0,1
отсутств.
Содержание воды
% (мас.)
не более
отсутств.
отсутств.
Плотность p<sup>4</sup> <sub>20</sub>
г/см<sup>3</sup>
0,830
0,900
0,848
Приведенные данные свидетельствуют о том, что использование при производстве дымовой смеси ДС-В на основе нефтепродуктов предлагаемого способа обеспечило приготовления дымовой смеси ДС-В, отвечающей требованиям ТУ в режиме непрерывности процесса.
В таблице 3 для сравнения представлены массогабаритные параметры реактора (смесителя) для реализации заявляемого способа и прототипа. Приведенные параметры установок указывает на то, что использование заявляемого способа обеспечивает снижение массогабаритных характеристик реактора (смесителя): по массе - до 20 раз, по высоте - до 7 раз, по длине более чем в 10 раз.
Таблица 3
Массогабаритные параметры установок (реакторов), применяемых для реализации способов приготовления дымовой смеси.
Способ смешения
Массогабаритные параметры реактора (установки), применяемого для реализации способа приготовления дымовой смеси
Режим работы
Насосное циркуляционное
Реактор
периодический
перемешивание
диаметр 1400 мм,
(прототип)
высота 1800 мм,
масса 2000 кг
Акустическое смешение
Реактор для ААС
непрерывный
диаметр 120 мм,
высота 250 мм,
масса 67 кг
Таким образом, реализация предлагаемого способа позволит значительно снизить Массогабаритные размеры установки по приготовлению дымовой смеси ДС-В и организовать ее эффективное непрерывное производство в полевых условиях непосредственно в воинских подразделениях, решающих задачи маскировки.