專利名稱：用于制備水燃料乳液的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本裝置涉及射流學(xué)，并且可用于動力工程、造船和機(jī)器制造行業(yè)，還用在用于高質(zhì)量水燃料乳液制備的運(yùn)送中。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已知一種通過使用跨音速裝置來制備乳液的方法，這種跨音速裝置包括一個用于供應(yīng)工作介質(zhì)的噴嘴、用于供應(yīng)乳化成分的設(shè)備、以及一個混合室(專利SU1669519 Al，IPC5B01F5/04, A23C11/00，公開于1991年)。在這種裝置中，蒸汽被用作工作介質(zhì)，而限制了這種裝置的應(yīng)用的一個缺點(diǎn)是減小的工作介質(zhì)與均質(zhì)介質(zhì)的比率，這是由于蒸汽具有一種高的吸熱能力并且已經(jīng)在其含量中占百分之十，這導(dǎo)致了混合物溫度的實(shí)質(zhì)性升高和混合物中蒸汽(氣體)組分的體積含量的增加，而這導(dǎo)致了一個壓力下降之前混合物中的聲速(減少量的壓縮能力)的劇增，這將引起壓力下降的強(qiáng)度的急劇下降并且導(dǎo)致所制得的乳液質(zhì)量劣化。在現(xiàn)有技術(shù)中還已知一種用于制備水燃料乳液的裝置，該裝置包括一個混合室，以及用于將對應(yīng)的介質(zhì)供應(yīng)到該混合室的一個燃料噴嘴和一個水噴嘴(專利RU1761241Al，IPC5B01F5/04，公開于1992年)。為了通過確保提高混合的成分的比例范圍的可能性來消除根據(jù)上述專利的這種裝置的缺點(diǎn)，所提出的是不使用冷水及蒸汽來作為用于在這種裝置中生成超音速流動的工作介質(zhì)。這是在于，通過工作介質(zhì)和均質(zhì)介質(zhì)中壓力的增加實(shí)現(xiàn)了這種混合速度的增加，而這種工作介質(zhì)和均質(zhì)介質(zhì)中壓力的增加也導(dǎo)致了耗電量的增加(需要提高泵的功率)，并且，通過在壓力下降到低于一個飽和壓力水平之前的減小壓力來使得溶于水和均質(zhì)介質(zhì)中的氣體得以釋放來實(shí)現(xiàn)混合物聲速降低。在裝置的給定的入口壓力處的在這種下降之前的壓力值取決于這種下降前的相體積比。氣體成分的體積越大，下降前的壓力越低，混合速率越高，馬赫數(shù)越高(壓縮能力越高)并且壓力下降的強(qiáng)度就越大(它與馬赫數(shù)的平方成比例)。其結(jié)果是，所制備的水燃料乳液質(zhì)量得到改進(jìn)。然而，在這種裝置中使用冷水作為工作介質(zhì)將相體積比限制在O. 4與O. 7之間，這嚴(yán)重制約了所使用的馬赫數(shù)的范圍(I. 67至I. 83)并且給出了一種窄范圍的且低強(qiáng)度的壓力下降(2. 78至3.33)。同時，當(dāng)水溫為150攝氏度時，馬赫數(shù)可達(dá)到的數(shù)值為6，而壓力下降的強(qiáng)度上升多于一個數(shù)量級。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于制備水燃料乳液的裝置，該裝置確保在減少耗電的同時提高乳液質(zhì)量。該目標(biāo)是通過用于水燃料乳液的裝置實(shí)現(xiàn)的，該裝置包括一個混合室，以及用于將對應(yīng)的介質(zhì)供應(yīng)到該混合室的一個燃料噴嘴和一個水噴嘴，在本發(fā)明中，一個確保使水沸騰的噴嘴被用作該水噴嘴。本發(fā)明中，由于該水噴嘴確保使水沸騰，優(yōu)選使用的是一種水噴嘴，該水噴嘴包括在該介質(zhì)流動方向上會聚的一個入口段以及在該介質(zhì)流動方向上發(fā)散的一個出口段，其中該水噴嘴的一個最小截面是位于所述兩段之間。這樣，水噴嘴的最優(yōu)形式為該水噴嘴的會聚段前部的母線是相對于所述水噴嘴的一條縱軸線的一條凹曲線，該凹曲線在所述噴嘴的一個臨界截面中平滑地進(jìn)入相對于所述噴嘴的這條縱軸線的一條凸曲線。此外，該水噴嘴被定位在該混合室的一條縱軸線上，而該燃料噴嘴被定位成與該水噴嘴共線并將其形狀確定成一個環(huán)，該環(huán)包圍著該水噴嘴的一個末端部分。該燃料噴嘴的一個出口截面的形狀被優(yōu)選確定為多個開口，這些開口圍繞該水噴嘴的一條縱軸線是對稱定位的。本發(fā)明中確保了水的沸騰這種水噴嘴的使用，使得混合物的相體積比范圍擴(kuò)大成為可能，并且因此使得能夠在提供了減小的耗電量的并且改進(jìn)了乳液質(zhì)量的較低的壓力下供應(yīng)工作介質(zhì)(水)和均質(zhì)(乳化)介質(zhì)(燃料)。由于水噴嘴確保水沸騰，例如可以使用一種拉瓦爾噴嘴(Laval nozzle)或1986年專利SU 1268867 Al，IPC F22B 3/04中所述的一個霧化噴嘴。但是就增加介質(zhì)的兩相氣液流動的壓力能量轉(zhuǎn)換成動能的效率而言的最優(yōu)的是一種水噴嘴的形狀，其中該水噴嘴的會聚段前部的母線是相對于所述水噴嘴的一條縱軸線的一條凹曲線，該凹曲線在所述噴嘴的一個臨界截面中平滑地進(jìn)入相對于所述噴嘴的這條縱軸線的一條凸曲線。通過參照附圖來展示根據(jù)本發(fā)明的裝置。


圖I為根據(jù)本發(fā)明的用于制備水燃料乳液的裝置的簡圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的用于制備水燃料乳液的裝置在對熱鍋爐供應(yīng)所制備的水燃料乳液時的使用簡圖。
具體實(shí)施例方式如權(quán)利要求所述的這種用于制備水燃料乳液的裝置包括一個圓柱形的混合室3以及用于將對應(yīng)的介質(zhì)供應(yīng)到混合室3中的一個燃料噴嘴4 (用于供應(yīng)燃料的噴嘴)和一個水噴嘴5 (用于供應(yīng)沸騰的水的噴嘴)，所有這些都沿著一個共用的軸線安裝在殼體I中。水噴嘴5包括在介質(zhì)流動方向上會聚的一個入口段6以及在介質(zhì)流動方向上發(fā)散的一個出口段7。水噴嘴5的最小(最窄)的橫截面Smin位于所述兩段之間。水噴嘴5的發(fā)散段7前部的母線是相對于軸線2的一條凹形的曲線，該曲線在所述噴嘴的一個臨界截面Scr中平滑地進(jìn)入相對于所述噴嘴的這條軸線2的一條凸曲線。換言之，該噴嘴會聚段前部的母線相對于噴嘴的長度的二階導(dǎo)數(shù)為負(fù)值；該導(dǎo)數(shù)在噴嘴5臨界截面Sra處等于零并且在臨界截面后為正值。術(shù)語“噴嘴的臨界截面”在射流學(xué)中是廣泛使用的術(shù)語并且意為噴嘴的一個橫截面，在這個截面中氣體流動的局部速率達(dá)到聲速。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作的過程中，確定的是，與已知的拉瓦爾噴嘴相比，水噴嘴5的上述形狀使得壓力能轉(zhuǎn)換為噴嘴的流動部分中中水沸騰時的流動的動能的效率。本發(fā)明中使用的水噴嘴5與拉瓦爾噴嘴的區(qū)別體現(xiàn)在以下特征中
水噴嘴5不僅在其會聚段6內(nèi)為亞音速，而且在發(fā)散段7內(nèi)的某些部分也為亞音速；介質(zhì)消耗特定最大值設(shè)定在噴嘴5的最小橫截面Smin中，但該橫截面并非臨界橫截面；流速等于局部聲速的這個臨界橫截面Sra被轉(zhuǎn)移到噴嘴5的下游中并且在噴嘴5的發(fā)散段7中； 在這個臨界橫截面Sra中，橫截面面積關(guān)于噴嘴5的長度的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)不等于零；因此，在臨界截面Sra中噴嘴5的橫截面面積關(guān)于其長度的相關(guān)函數(shù)并不具有如在 拉瓦爾噴嘴中的最小值而是具有所述函數(shù)的拐點(diǎn)。從圖I中可以看到，燃料噴嘴4被制成覆蓋著水噴嘴5的末端部分的一種環(huán)形。圖I還示出噴嘴4和5的出口截面面積的和等于圓柱形的混合室3的入口截面面積總和。如果我們設(shè)定燃料噴嘴4的出口截面的面積為f并且混合室3的入口截面的面積為F，則水噴嘴5的出口截面的面積為F-f?；旌鲜?的長度等于或大于其六個直徑?；旌?br> 室3入口處的相體積比β為
權(quán)利要求
1.一種用于制備水燃料乳液的裝置，該裝置包括一個混合室，以及用于將對應(yīng)的介質(zhì)供應(yīng)到該混合室的一個燃料噴嘴和一個水噴嘴，其特征在于，一個確保使水沸騰的噴嘴被用作該水噴嘴。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，該水噴嘴包括在該介質(zhì)流動方向上會聚的一個入口段以及在該介質(zhì)流動方向上發(fā)散的一個出口段，其中該水噴嘴的一個最小截面是位于所述兩段之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，該水噴嘴的會聚段前部的母線是相對于所述水噴嘴的一條縱軸線的一條凹曲線，該凹曲線在所述噴嘴的一個臨界截面中平滑地進(jìn)入相對于所述噴嘴的這條縱軸線的一條凸曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，該水噴嘴被定位在該混合室的一條縱軸線上，而該燃料噴嘴被定位成與該水噴嘴共線并將其形狀確定成一個環(huán)，該環(huán)包圍著該水噴嘴的一個末端部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，該燃料噴嘴的一個出口截面的形狀被確定為多個開口，這些開口圍繞該水噴嘴的一條縱軸線是對稱定位的。
全文摘要
本裝置用于動力工程、造船和機(jī)器制造行業(yè)，還用在用于高質(zhì)量水燃料乳液制備的輸送中。本發(fā)明的目標(biāo)在于降低能耗。該用于制備水燃料乳液的裝置包括一個圓柱形的混合室3以及用于將對應(yīng)的介質(zhì)供應(yīng)到混合室3中的一個燃料噴嘴4和一個水噴嘴5。確保使水沸騰的一種噴嘴被用作水噴嘴5。水噴嘴5包括在該介質(zhì)的流動方向上對應(yīng)地匯聚和發(fā)散的入口段6和出口段7，最小橫截面Smin位于所述兩段之間。水噴嘴5的發(fā)散段7前部的母線具有相對于噴嘴5的軸線的一條凹形的曲線，該曲線在噴嘴5的臨界截面Scr中平滑地進(jìn)入相對于噴嘴5的這條軸線的一條凸曲線。水噴嘴5被定位在室3的一條縱軸線2上，而燃料噴嘴4被定位成與水噴嘴5共線并被成形為一個環(huán)，該環(huán)包圍著水噴嘴5的一個末端部分。
文檔編號B01F3/08GK102939147SQ201080051875
公開日2013年2月20日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者弗拉迪米爾·弗拉基米羅維奇·菲森科 申請人:菲申尼克控股有限公司