СПОСОБ РАБОТЫ ЖИДКОСТНО-ГАЗОВОГО СТРУЙНОГО АППАРАТА Российский патент 1998 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к жидкостно-газовым струйным аппаратам для создания давления при проведении различных технологическим процессов.

Известен способ работы жидкостно-газового струйного аппарата, включающий подачу в сопло струйного аппарата под напором жидкой среды и откачку, за счет энергии струи, газообразной среды из емкости, в которой требуется создать разрежение (см., например, Шумский К. П., Вакуумный аппараты и приборы, М.: Машгиз, 1963, с. 476-477).

Однако данный способ работы жидкостно-газового струйного аппарата не позволяет достигнуть высокого КПД, в связи с чем данные аппараты не получили широкого распространения.

Известен и другой, наиболее близкий к изобретению по технической сущности и достигаемому результату способ работы жидкостно-газового струйного аппарата, включающий подачу в сопло под давлением жидкой среды, истечение ее из сопла, откачку и сжатие, за счет этого, газообразной среды с достижением требуемой величины давления на входе в струйный аппарат сжимаемой газообразной среды (см., например авторское свидетельство СССР, 754118, кл. F 04 F 5/02, 1980).

Работа струйного аппарата по данному способу позволяет достигнуть требуемой величины давления, однако при работе данного струйного аппарата требуется затрата большого количества энергии на создание требуемого напора жидкой среды при подаче ее в сопло, что снижает эффективность его работы.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повысить экономичность работы жидкостно-газового струйного аппарата путем оптимизации подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе работы жидкостно-газового струйного аппарата, включающем подачу в сопло под заданным давлением жидкой среды, истечение ее из сопла, откачку и сжатие, за счет этого, газообразной среды с достижением требуемой величины давления на входе в струйный аппарат сжимаемой газообразной среды, причем после достижения требуемой величины давления газообразной среды на входе в аппарат сжимаемой газообразной среды, уменьшают величину отношения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата до величины, при которой давление газообразной среды со стороны ее входа в струйный аппарат скачкообразно увеличится, фиксируют эту величину отношения указанных давлений и устанавливают отношение давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата выше зафиксированного.

Величину отношения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата можно уменьшать путем увеличения давления на выходе из струйного аппарата, путем уменьшения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата, либо путем одновременного увеличения давления на выходе струйного аппарата и уменьшения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата.

Как показали проведенные исследования, для достижения требуемой величины давления в замкнутом объеме, например в дегазаторе или ректификационной вакуумной колонне, требуется определенное давление подачи активной среды и определенное давление на выходе из струйного аппарата, которые в ряде случаев можно определить расчетным путем, однако в этом случае редко можно получить КПД работы жидкостно- газового струйного аппарата выше 30%.

Тем не менее было обнаружено, что после достижения струйным аппаратом требуемой величины давления на входе в струйный аппарат сжимаемой газообразной среды предоставляется возможность снизить величину напора подачи жидкой среды в сопло, либо увеличить давление на выходе из струйного аппарата, либо то и другое одновременно, причем величина полученного давления со стороны входа в струйный аппарат сжимаемой газообразной среды остается величиной, близкой к постоянной.

Однако диапазон отношения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата в котором возможно понижение указанного отношения давлений зависит от конструкции жидкостно- газового струйного аппарата, состава откачиваемой газообразной среды и ряда других параметров работы струйного аппарата, в связи с чем в каждом конкретном случае предварительно проводят уменьшение отношения указанных выше давлений любым доступным в каждом конкретном случае способом (уменьшение давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата, увеличение давления на выходе из струйного аппарата, либо одновременное уменьшение первого давления и увеличение второго), которое проводят после выхода аппарата на рабочий расчетный режим и выясняют предельную возможную величину уменьшения указанного выше отношения давлений, т. е. проводят уменьшение отношения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата, пока не наблюдается скачкообразного увеличения давления газообразной среды со стороны ее входа в струйный аппарат, а после этого, с учетом требуемого запаса, который зависит степени стабильности потока откачиваемой газообразной среды, фиксируют величину этого отношения давлений и устанавливают отношение давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата выше зафиксированного.

Таким образом, достигается выполнение поставленной задачи - повысить экономичность работы струйного аппарата без снижения технических характеристик жидкостно-газового струйного аппарата.

На чертеже представлена насосно-эжекторная установка, в которой может быть реализован описываемый способ работы жидкостно-газового струйного аппарата.

Насосно-эжекторная установка содержит емкость 1, жидкостно-газовый струйный аппарат 2, сепаратор 3, насосы 4 и 5 и регулирующее устройство 6, например регулируемую задвижку.

Установка работает следующим образом.

В жидкостно-газовый струйный аппарат 2 подают под напором жидкую среду с помощью насоса 4. Истекая из сопла струйного аппарата 2, жидкая среда увлекает через вход сжимаемой среды газообразную среду из емкости 1, смешивается с ней и сжимает ее, после чего газожидкостная смесь поступает в сепаратор 3, где откаченная и сжатая газообразная среда отделяется от жидкой среды и жидкая среда из сепаратора 3 вновь поступает на вход насоса 4 для подачи последним жидкой среды в сопло струйного аппарата 2, а сжатая газообразная среда из сепаратора 3 поступает по назначению в соответствии с требованиями потребителя.

После достижения в откачиваемой емкости 1 требуемой величины давления, о чем можно судить по величине давления на входе сжимаемой газообразной среды струйного аппарата 2, уменьшают величину отношения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата 2 к величине давления на выходе из струйного аппарата 2 до величины при которой давление газообразной среды со стороны ее входа в струйный аппарат 2 скачкообразно увеличится, фиксируют эту величину отношения указанных давлений и устанавливают отношение давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата 2 к величине давления на выходе из струйного аппарата 2 выше зафиксированного.

Величина уменьшения отношения давлений определяется экспериментально, например путем дросселирования потока подаваемой жидкой среды в сопло струйного аппарата 2, либо путем увеличения противодавления на выходе из струйного аппарата 2, либо то и другое одновременно. После определения диапазона отношения давлений, в котором возможно такое уменьшение, может быть реализовано несколько вариантов работы установки, а именно в установке может быть установлен пусковой насос, например насос 4 описываемой установки, и параллельно ему устанавливают насос 5, который обеспечивает пониженный напор подачи жидкой среды, при котором обеспечивается требуемое отношение указанных выше давлений.

Таким образом, обеспечивается как пусковой, так и рабочий режимы работы жидкостно-газового струйного аппарата 2. Вместо пускового насоса 4 в установках, где остановки редки, можно заменить этот насос 4 на емкость с жидкостью, из которой последняя давлением сжатого газа, например из стандартного баллона сжатого газа, вылавливается в сопло струйного аппарата (на чертеже не показано), а после выхода жидкостно- газового струйного аппарата на требуемый режим работы в работу включается насос 5, который подает жидкую среду под напором ниже пускового, а емкость с жидкостью отключается.

Данный способ работы жидкостно-газового струйного аппарата может быть использован при создании различных насосно-эжекторных установок в нефтехимии, пищевой и ряде других отраслей.

Способ работы жидкостно-газового струйного аппарата может быть использован для создания давления. После достижения требуемой величины давления газообразной среды со стороны ее входа в струйный аппарат уменьшают величину отношения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата до величины, при которой давление газообразной среды со стороны ее входа в струйный аппарат скачкообразно увеличится. Затем фиксируют эту величину отношения указанных давлений и устанавливают отношение давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата выше зафиксированного. Как результат повышается экономичность работы струйного аппарата. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ работы жидкостно-газового струйного аппарата, включающий подачу в сопло под давлением жидкой среды, истечение ее из сопла, откачку и сжатие за счет этого газообразной среды с достижением требуемой величины давления со стороны входа в струйный аппарат сжимаемой газообразной среды, отличающийся тем, что после достижения требуемой величины давления газообразной среды со стороны ее входа в струйный аппарат уменьшают величину отношения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата до величины, при которой давление газообразной среды со стороны ее входа в струйный аппарат скачкообразно увеличится, фиксируют эту величину отношения указанных давлений и устанавливают отношение давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата выше зафиксированного. 2. Способ работы по п.1, отличающийся тем, что величину отношения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата уменьшают путем увеличения давления на выходе из струйного аппарата. 3. Способ работы по п.1, отличающийся тем, что величину отношения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата к величине давления на выходе из струйного аппарата уменьшают путем уменьшения давления подачи жидкой среды в сопло струйного аппарата.