Монодисперсный распылитель осветлённых навозных стоков

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МОНОДИСПЕРСНЫЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ ОСВЕТЛННЫХ НАВОЗНЫХ СТОКОВ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства(72) Авторы Степук Леонид Яковлевич Кавгареня Алексей Николаевич(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства(57) Монодисперсный распылитель осветленных навозных стоков, содержащий приводной вал с закрепленным на нем рабочим органом, состоящим из внутреннего и наружного перфорированных барабанов, отличающийся тем, что перфорированные внутренний и наружный барабаны выполнены ступенчатыми, причем внутренний барабан - расширяющимся, а наружный барабан - сужающимся кверху с одинаковой толщиной стенок, при этом отверстия перфорации внутреннего барабана соосны отверстиям перфорации наружного барабана, а расстояние между соответствующими ступенями барабанов составляет не менее пути прохождения струй навозных стоков до полного их распада. 11829 1 2009.04.30 Предлагаемое изобретение относится к устройствам холодного испарения жидкостей, в частности осветленных навозных стоков, путем ультрадисперсного их распыления(осветленные навозные стоки представляют собой жидкость, содержащую до 2 твердых включений). Известно 1, что капли жидкости различных размеров имеют различный период существования до полного испарения при одних и тех же влажностных и температурных условиях. Чем меньше размеры капель, тем меньше временной период их жизни. И наоборот. Так, по данным 2, капли диаметром 50 мкм при температуре воздуха 20 С и влажности 80 испаряются за 12,5 с. Поэтому основными требованиями к монодисперсному распылителю осветленных навозных стоков с целью утилизации их методом холодного испарения являются получение максимально мелких и монодисперсных капель низкая энергоемкость процесса высокая производительность. Известно устройство для распыления жидкости, которое содержит приводной вал с закрепленным на нем рабочим органом в виде барабана с отверстиями на боковой поверхности, внутри которых помещены распыливающие элементы в виде игл острием наружу и устройство для подачи жидкости в барабан 3. Для получения мелкодисперсного распыления жидкости этим устройством отверстия в барабане выполняются очень малого диаметра. Поэтому его использование для ультрадисперсного распыления осветленных навозных стоков, в которых имеются твердые частицы, не представляется возможным по причине забивания отверстий последними. Известен ротор 4 для мелкодисперсного распыления жидкости, на наружной поверхности которого выполнены продольные канавки. В канавках просверлены с определенным шагом отверстия. Подача жидкости в ротор осуществляется через неподвижный насадок. Основным недостатком такого устройства являются большие затраты мощности на получение мелких капель и большой дисперсионный их разброс. Этот недостаток является следствием того, что внутри распылителя по его высоте имеют место три зоны, характеризующиеся толщиной слоя жидкости на стенке. Это зона ламинарного движения жидкости, зона переходного и зона турбулентного движения жидкости. А неодинаковые условия поступления жидкости в отверстия обуславливают неодинаковый распыл ее при выходе из них, т.е. не обеспечивается монодисперсный распыл. Наиболее близким к заявляемому техническому решению и принятым за прототип является ультрадисперсный распылитель осветленных навозных стоков 5, который состоит из перфорированных внутреннего и наружного барабанов, закрепленных на приводном валу. Внутренний барабан представляет собой цилиндр, внутренняя полость которого выполнена ступенчатой. Количество ступеней соответствует количеству ярусов отверстий по высоте барабана. На боковых (наружных) поверхностях внутреннего и наружного барабанов выполнены продольные прорези-канавки, в которых просверлены отверстия. Недостатком данного устройства является неоднородность распыленных капель жидкости по размерам, т.е. когда наряду с мелкими каплями имеются крупные. Объясняется это тем, что хотя наличие ступеней с внутренней стороны внутреннего барабана позволяет выравнять условия жидкости перед вхождением в распыливающие отверстия, т.е. обеспечить турбулентный режим движения жидкости практически по всей высоте барабана, длина отверстий в нем на каждой ступени разная, так как разная толщина барабана, соответственно и скорость выхода струй из отверстий в силу разного сопротивления будет разная. Следовательно, там, где скорость выхода меньше, менее дробится жидкость на капли, и наоборот. Таким образом в отверстия наружного барабана поступает воздушно-капельная смесь с различными по размерам каплями. Вследствие того что скорость выхода этой смеси из наружного барабана по всей его высоте постоянна, получить капли одинакового размера 11829 1 2009.04.30 С другой стороны, расстояние между внутренним и наружным барабанами у такого распылителя одно и то же по всей высоте. Но известно, что струя жидкости до распада пролетает определенное расстояние , которое можно получить по известному выражению 6, 7 1(0,71,06 ) ,0 0, 25,где- число Лапласа 2, где- скорость истечения струи, м/с. Из этого следует, что на одних ярусах из внутреннего барабана в отверстия наружного барабана может поступать воздушно-капельная смесь (где толщина меньшая), на других цельная нераспавшаяся струя. А это приводит не только к получению капель неодинакового размера, но и к повышению мощности, требуемой на привод распылителя. При этом не получается в полной мере эффект вторичного дробления капель воздушно-капельной смеси, целью которого является получение предельно мелких, быстро испаряемых в обычных условиях (маложивущих) частиц одинакового размера. Задачей предлагаемого изобретения является получение максимально мелких, быстроиспаряемых, монодисперсных капель при снижении энергоемкости процесса. Указанная цель достигается тем, что в монодисперсном распылителе осветленных навозных стоков, содержащем приводной вал с закрепленным на нем рабочим органом, состоящим из внутреннего и наружного перфорированных барабанов с продольными прорезямиканавками, барабаны выполнены ступенчатыми, причем внутренний барабан - расширяющимся, а наружный барабан - сужающимся кверху с одинаковой толщиной стенок,при этом отверстия перфорации внутреннего барабана соосны отверстиям перфорации наружного барабана, а расстояние между соответствующими ступенями барабанов составляет не менее пути прохождения струй навозных стоков до полного их распада. На фиг. 1 изображен общий вид монодисперсного распылителя осветленных навозных стоков сбоку в разрезе на фиг. 2 - вид сверху. Монодисперсный распылитель осветленных навозных стоков состоит из перфорированных внутреннего 1 и наружного 2 барабанов, имеющих общее основание 3 с цапфой 4. Внутренний барабан 1 выполнен расширяющимся, а наружный барабан 2 - сужающимся кверху. Стенки барабанов (толщина каждой ступени) по высоте имеют одинаковую толщину, а отверстия внутреннего барабана 1 на каждой ступени выполнены соосно отверстиям наружного барабана 2. Расстояние между соответствующими ступенями барабанов должно быть не менее пути прохождения струй жидкости до их распада. Работает монодисперсный распылитель осветленных навозных стоков следующим образом. При вращении распылителя жидкость, подаваемая внутрь барабана 1, под действием центробежных сил распределяется равномерно по ступеням благодаря тому, что он выполнен расширяющимся кверху, обеспечивая практически одинаковый турбулентный режим вхождения ее в распыливающие отверстия. Из-за того что длина всех распыливающих отверстий в барабане одинакова, а следовательно, одинаково сопротивление прохождению струй жидкости через отверстия, энергоемкость дробления жидкости будет невысокая. Но поскольку диаметры каждой ступени разные, то и скорости вылета струй из них также будут отличаться между собой. Минимальная скоростьвылета струй будет на самой низкой 3 11829 1 2009.04.30 ступени, максимальная- на верхней ступени барабана. Следовательно, и путь прохождения каждой струей, вылетевшей из отверстий соответствующей ступени внутреннего барабана, до полного распада будет разным путь прохождения струями с верхней ступени будет минимальным , а путь прохождения до полного распада с нижней ступени будет максимальным . Но благодаря тому, что расстояние между соответствующими ступенями обоих барабанов выбрано из условия, что оно должно быть не менее этого пути, осуществляется первая ступень дробления жидкости с образованием воздушно-капельной смеси. Таким образом, в отверстия наружного барабана поступает уже не жидкость, а воздушнокапельная смесь. Причем с верхней ступени внутреннего барабана эта смесь подается в отверстия наружного барабана с максимальной скоростью , с нижней, соответственно, с минимальной скоростью . Но поскольку диаметр верхней ступени меньше диаметра нижней ступени наружного барабана, то и скорости выхода воздушно-капельной смеси из их отверстий будут соответственно меньше и больше. В результате сложения скорости выхода струй жидкости из отверстий внутреннего барабана и скорости выхода воздушнокапельной смеси из отверстий наружного барабана на каждой их ступени суммарная скорость выхода воздушно-капельной, уже ультрадиспергированной, смеси будет одинаковой по всей высоте распылителя. Таким образом, реализуется полностью эффект вторичного дробления жидкости, позволяющий получить мелкие монодисперсные капли и снизить мощность на привод распылителя. Источники информации 1. Дунский В.Ф., Никитин Н.В. Монодисперсное распыление жидкостей вращающимися распылителями. - М. Научные труды, 1981. - 242 с. 2. Степук Л.Я., Барановский И.В. Механизация процессов химизации в растениеводстве. - Мн. БОИМ, 2003. - 242 с. 3. А.с. СССР 871837, 1981. 4. Патент Франции 2662374, 1991. 5. Патент РБ на полезную модель 1630, 2004. 6. Трошкин О.А., Плановский А.А., Макаров Ю.И. Распад струи жидкости, вытекающей из отверстия в стенке вращающегося цилиндра // Теоретические основы химической технологии. - 1972. - Т. 6. -4. - С. 640-643. 7. Макаров Ю.И., Трошкин О.А., Плановский А.А. О длине нераспавшегося участка струи, вытекающей из отверстия в боковой стенке вращающегося цилиндра // Теоретические основы химической технологии. - 1972. - Т. 6. -5. -С. 791-792. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4