RU169527U1

RU169527U1 - HYDRAULIC HYDRAULIC MIXER

Info

Publication number: RU169527U1
Application number: RU2016139089U
Authority: RU
Inventors: Виль Файзулович Галиакбаров; Эмилия Вильевна Галиакбарова; Камиль Мазгарович Мустафин
Original assignee: Виль Файзулович Галиакбаров; Эмилия Вильевна Галиакбарова
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2017-03-22

Abstract

Полезная модель относится к смесительным устройствам для обессоливания и защелачивания нефти, преимущественно при малых расходах по нефти и воде, и может быть использована в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности. Технический результат заключается в достижении интенсивного диспергирования взаимодействующих фаз, равномерности их распределения и получении гомогенной структуры смеси без дополнительных затрат энергии при любых расходах по нефти и воде. Струйный гидравлический смеситель имеет цилиндрическую трубу с входными и выходным патрубками, в которой последовательно по направлению движения потока размещены вихревая камера нефти, вихревая камера воды и успокоительная камера. Вихревые и успокоительная камеры образованы корпусом, установленным соосно в цилиндрической трубе и закрепленным в ней на выходе успокоительной камеры, выполненной в виде диффузора. Вихревая камера нефти выполнена в виде встречно направленного потоку полого конического тела с продольными щелями, а вихревая камера воды выполнена в виде кольцевой полости в корпусе с соплами для впрыска воды в корпус. Для усиления эффекта турбулизации коническое тело вихревой камеры может быть выполнено эксцентрическим. Технический результат достигается за счет части потенциальной энергии потоков без дополнительных затрат энергии при любом выполнении щелей в виде части кривых второго порядка (гиперболы, параболы, эллипса, окружности). 2 ил.The utility model relates to mixing devices for desalting and alkalizing oil, mainly at low expenses for oil and water, and can be used in the oil and oil refining industries. The technical result consists in achieving intense dispersion of the interacting phases, the uniformity of their distribution and obtaining a homogeneous mixture structure without additional energy costs at any costs for oil and water. The hydraulic jet mixer has a cylindrical pipe with inlet and outlet nozzles, in which the oil swirl chamber, water swirl chamber, and stilling chamber are placed sequentially in the direction of flow. The vortex and stilling chambers are formed by a body mounted coaxially in a cylindrical pipe and fixed in it at the outlet of the stilling chamber, made in the form of a diffuser. The vortex chamber of oil is made in the form of a hollow conical body with longitudinal slots opposite to the flow, and the vortex chamber of water is made in the form of an annular cavity in the casing with nozzles for injecting water into the casing. To enhance the turbulization effect, the conical body of the vortex chamber can be eccentric. The technical result is achieved due to part of the potential energy of the flows without additional energy costs for any execution of cracks in the form of part of the second-order curves (hyperbola, parabola, ellipse, circle). 2 ill.

Description

Полезная модель относится к смесительным устройствам для обессоливания и защелачивания нефти, преимущественно при малых расходах по нефти и воде, и может быть использована в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности.The utility model relates to mixing devices for desalting and alkalizing oil, mainly at low expenses for oil and water, and can be used in the oil and oil refining industries.

Известен смеситель по изобретению RU 1375305, который имеет корпус с патрубками ввода смешиваемых компонентов и кольцевые коллекторы с тангенциально направленными отверстиями и тангенциально направленными соплами, ориентированными в противоположную сторону относительно отверстий.The known mixer according to the invention RU 1375305, which has a housing with nozzles for introducing mixed components and annular collectors with tangentially directed holes and tangentially directed nozzles oriented in the opposite direction relative to the holes.

Известен также смеситель по изобретению RU 2189851, включающий цилиндрический корпус с входными и выходным патрубками. В корпусе последовательно по направлению движения потока установлены встречно направленные вихревая камера смешиваемого компонента с тангенциальными каналами и вихревая камера рабочего агента с тангенциальными каналами, которая выполнена в виде цилиндра с цилиндрическими отверстиями или в виде гиперболоида вращения. На выходе из корпуса выполнена успокоительная камера в виде набора пластин.Also known is the mixer according to the invention RU 2189851, comprising a cylindrical body with inlet and outlet pipes. A counter-directed vortex chamber of the mixed component with tangential channels and a vortex chamber of the working agent with tangential channels, which is made in the form of a cylinder with cylindrical openings or in the form of a rotation hyperboloid, are installed sequentially in the body in the direction of flow. At the exit from the housing, a soothing chamber is made in the form of a set of plates.

Недостаточная интенсивность процесса перемешивания смешиваемого компонента и рабочего агента в конструкциях аналогов объясняется тем, что значительная часть энергии затрачивается на внутреннее трение в неперемешанных потоках. В зоне контакта вращающихся потоков, направленных навстречу друг другу, трение оказывает тормозящее влияние на всю их массу, обусловленное различной вязкостью жидкостей, что снижает эффективность перемешивания. Процесс перемешивания при слабой его интенсивности характеризуется нестабильностью и неустойчивостью равновесия противодействующих потоков, а продукты химической реакции смешиваемых жидкостей залипают на внутренней поверхности корпуса.The insufficient intensity of the mixing process of the mixed component and the working agent in the designs of analogues is explained by the fact that a significant part of the energy is spent on internal friction in unmixed flows. In the contact zone of rotating flows directed towards each other, friction has a braking effect on their entire mass, due to the different viscosity of the liquids, which reduces the mixing efficiency. The mixing process at its low intensity is characterized by instability and instability of the equilibrium of opposing flows, and the products of the chemical reaction of the mixed liquids stick on the inner surface of the body.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является струйный гидравлический смеситель, содержащий цилиндрический корпус в виде трубы с входными и выходным патрубками, в котором последовательно по направлению движения потока установлены вихревая камера смешиваемого компонента (нефти), вихревая камера рабочего агента (воды) и успокоительная камера в виде пластин. Вихревые камеры нефти и воды выполнены встречно направленными в виде тел вращения с тангенциальными каналами, выполняющими роль начальных завихрителей потоков. На выходе вихревой камеры воды установлена насадка в виде втулки, на внутренней поверхности которой выполнены продольно направленные радиальные пазы (полезная модель RU 159236, оп. 10.02.2016, МПК B01F 5/00, В01В 3/08) - прототип.The closest to the claimed device in technical essence and the achieved result is a jet hydraulic mixer containing a cylindrical body in the form of a pipe with inlet and outlet pipes, in which a vortex chamber of the mixed component (oil) and a vortex chamber of the working agent (water) are installed sequentially in the direction of flow ) and a soothing chamber in the form of plates. The vortex chambers of oil and water are made in the opposite direction in the form of bodies of revolution with tangential channels that act as the initial swirls of flows. At the outlet of the vortex chamber of water, a nozzle in the form of a sleeve is installed, on the inner surface of which longitudinally directed radial grooves are made (utility model RU 159236, op. 10.02.2016, IPC B01F 5/00, B01B 3/08) - prototype.

Конструкция прототипа, по сравнению с аналогами, позволяет увеличить интенсивность диспергирования взаимодействующих фаз и равномерность их распределения с получением гомогенной структуры смеси без дополнительных затрат энергии. Однако, при малых расходах нефти его эффективность, также как аналогов, значительно снижается в результате изменения режима течения с турбулентного на ламинарный.The design of the prototype, in comparison with analogues, allows you to increase the intensity of the dispersion of the interacting phases and the uniformity of their distribution with obtaining a homogeneous structure of the mixture without additional energy costs. However, at low oil consumption, its efficiency, as well as its analogues, is significantly reduced as a result of a change in the flow regime from turbulent to laminar.

В установках по обессоливанию нефти на промыслах не всегда удается поддерживать хорошие расходы, а чтобы сохранить турбулентное течение при малых расходах необходимо уменьшить критическое число Рейнольдса.It is not always possible to maintain good costs in oil desalination plants in the fields, and in order to maintain a turbulent flow at low costs it is necessary to reduce the critical Reynolds number.

Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании смесителя, обеспечивающего эффективное перемешивание при любых расходах по нефти и воде.The task underlying the utility model is to create a mixer that provides efficient mixing at any cost for oil and water.

Технический результат заключается в достижении интенсивного диспергирования взаимодействующих фаз, равномерности их распределения и получении гомогенной структуры смеси без дополнительных затрат энергии при любых расходах по нефти и воде.The technical result consists in achieving intense dispersion of the interacting phases, the uniformity of their distribution and obtaining a homogeneous mixture structure without additional energy costs at any costs for oil and water.

Технический результат достигается тем, что в струйном гидравлическом смесителе, содержащем цилиндрическую трубу с входными и выходным патрубками, в которой последовательно по направлению движения потока размещены вихревая камера нефти, вихревая камера воды и успокоительная камера, согласно полезной модели, вихревые и успокоительная камеры образованы корпусом, установленным соосно в цилиндрической трубе и закрепленным в ней на выходе успокоительной камеры, выполненной в виде диффузора. Вихревая камера нефти выполнена в виде встречно направленного потоку полого конического тела с продольными щелями, а вихревая камера воды выполнена в виде кольцевой полости в корпусе с соплами для впрыска воды в корпус. Для усиления эффекта турбулизации коническое тело вихревой камеры может быть выполнено эксцентрическим.The technical result is achieved by the fact that in a jet hydraulic mixer containing a cylindrical pipe with inlet and outlet nozzles, in which, in the direction of flow, a vortex chamber of oil, a vortex chamber of water and a still chamber are placed, according to a utility model, the vortex and still chamber are formed by a housing, mounted coaxially in a cylindrical pipe and mounted in it at the outlet of the stilling chamber, made in the form of a diffuser. The vortex chamber of oil is made in the form of a hollow conical body with longitudinal slots opposite to the flow, and the vortex chamber of water is made in the form of an annular cavity in the casing with nozzles for injecting water into the casing. To enhance the turbulization effect, the conical body of the vortex chamber can be eccentric.

Полезная модель поясняется выполнением смесителя с сопровождающими чертежами:The utility model is illustrated by the implementation of the mixer with the accompanying drawings:

Фиг. 1 - общий вид смесителя;FIG. 1 - general view of the mixer;

Фиг. 2 - вихревая камера воды, разрез А-А на фиг. 1.FIG. 2 - swirl chamber of water, section AA in FIG. one.

Струйный гидравлический смеситель содержит цилиндрическую трубу 1, в которой соосно установлен корпус, образующий последовательно размещенные по направлению движения потока вихревую камеру нефти в виде полого эксцентрического конического тела 2 с продольными щелями 3, вихревую камеру воды в виде кольцевой полости 4 и сопел 5 в корпусе, и успокоительную камеру в виде диффузора 6, закрепленного на выходе в трубе 1. Входной патрубок 7 нефти и выходной патрубок 8 смеси расположены на оси трубы 1, а входной патрубок 9 воды расположен перпендикулярно ей.The hydraulic jet mixer contains a cylindrical pipe 1, in which a housing is coaxially mounted, forming a vortex oil chamber in the form of a hollow eccentric conical body 2 with longitudinal slots 3 arranged in series in the direction of flow, a vortex water chamber in the form of an annular cavity 4 and nozzles 5 in the housing, and a stilling chamber in the form of a diffuser 6, mounted at the outlet in the pipe 1. The inlet pipe 7 of the oil and the outlet pipe 8 of the mixture are located on the axis of the pipe 1, and the inlet pipe 9 of the water is perpendicular about it.

Работа смесителя осуществляется следующим образом.The mixer is as follows.

Поток нефти подается в трубу 1 через патрубок 7 и, сталкиваясь с эксцентрическим коническим телом 2, приобретает начальную турбулентность, а, проходя по щелям 3, приобретает вихревое движение в эксцентрическом коническом теле 2. Щели 3 уменьшают критическое число Рейнольдса и способствуют турбулизации нефти. Подаваемый через патрубок 9 поток воды проходит по кольцевой полости 4, закручивается и впрыскивается в камеру смешения корпуса через сопла 5. Струи воды из сопел 5 закручивают и разделяют поток нефти, возникают соударение струй и центростремительные ускорения с различным вектором, возрастает турбулентность, повышается температура и массообмен между потоками. Закручивание струй воды приводит к интенсивной турбулизации потока нефти, интенсивному перемешиванию, дроблению и испарению воды, т.к. при данном течении происходит повышение температуры, которое приводит к увеличению испаряемости воды и более интенсивному обессоливанию нефти. На границе соударения струй вследствие преодоления сил вязкости возникают турбулентные пульсации местных скоростей, которые вызывают пульсации температуры. Кинетическая энергия от продольных пульсаций к поперечным передается посредством пульсации давления. Возникают мгновенные градиенты давления, вызывающие движение жидкости в направлении, перпендикулярном исходному движению, что также повышает эффективность процесса перемешивания. Изменение вязкости при изменении температуры на границе взаимодействия струй нефти и воды способствует усилению турбулентных пульсаций местных скоростей. Указанные процессы приводят к турбулизации потоков нефти и воды, что способствует диспергированию воды, интенсивному обессоливанию нефти и ее защелачиванию (при введении добавок в воду). Далее смесь, перемещаясь к выходу из корпуса, проходит через диффузор 6, затормаживается, нагревается, домешивается, стабилизируется и выдается из смесителя через выходной патрубок 8.The oil flow is fed into the pipe 1 through the pipe 7 and, colliding with the eccentric conical body 2, acquires initial turbulence, and, passing through the slots 3, acquires a vortex motion in the eccentric conical body 2. Slots 3 reduce the critical Reynolds number and promote oil turbulence. The water flow supplied through the nozzle 9 passes through the annular cavity 4, is twisted and injected into the mixing chamber of the housing through the nozzles 5. The water jets from the nozzles 5 twist and separate the oil flow, collision of the jets and centripetal accelerations with a different vector arise, turbulence increases, the temperature rises and mass transfer between flows. Spinning water jets leads to intensive turbulization of the oil flow, intensive mixing, crushing and evaporation of water, as in this course, an increase in temperature occurs, which leads to an increase in the evaporation of water and a more intense desalination of oil. As a result of overcoming the viscosity forces, turbulent pulsations of local velocities arise at the boundary of the collision of jets, which cause temperature pulsations. Kinetic energy is transmitted from longitudinal to transverse pulsations through pressure pulsations. Instantaneous pressure gradients occur, causing the fluid to move in a direction perpendicular to the original motion, which also increases the efficiency of the mixing process. A change in viscosity with temperature at the interface between the jets of oil and water enhances the turbulent pulsations of local speeds. These processes lead to the turbulization of oil and water flows, which contributes to the dispersion of water, the intensive desalination of oil and its alkalization (with the introduction of additives in water). Next, the mixture, moving to the exit of the housing, passes through the diffuser 6, brakes, heats up, masks, stabilizes and is discharged from the mixer through the outlet pipe 8.

Технический результат достигается за счет части потенциальной энергии потоков без дополнительных затрат энергии при любом выполнении щелей в виде части кривых второго порядка (гиперболы, параболы, эллипса, окружности).The technical result is achieved due to part of the potential energy of the flows without additional energy costs for any execution of cracks in the form of part of the second-order curves (hyperbola, parabola, ellipse, circle).

Claims

1. A jet hydraulic mixer comprising a cylindrical pipe with inlet and outlet nozzles, in which an oil vortex chamber, a water vortex chamber and a still chamber are arranged sequentially in the direction of flow, characterized in that the vortex and still chamber are formed by a housing mounted coaxially in the cylindrical pipe and fixed in it at the output of the stilling chamber, made in the form of a diffuser, and the oil swirl chamber is made in the form of a hollow conical bodies with longitudinal slits, and the swirl chamber of water is made in the form of an annular cavity in the housing with nozzles for injecting water into the housing.

2. A jet hydraulic mixer, characterized in that the conical body of the vortex chamber is made eccentric.