ЖИДКОСТНО-ГАЗОВЫЙ ЭЖЕКТОР Российский патент 1998 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к жидкостно-газовым эжекторам, которые могут быть использованы в нефтехимической промышленности для создания вакуума, например в вакуумных ректификационных колоннах.

Известен жидкостно-газовый эжектор, содержащий активное сопло, камеру смешения, диффузор и приемную камеру, при этом длина камеры смешения составляет 7 диаметров выходного сечения сопла (см., например, книгу Соколова Е.Я. и Зингера Н.М. Струйные аппараты, М., Энергия, 1970, с. 211).

Однако струйные аппараты данного типа, обладая достаточно большой производительностью, имеют сравнительно низкий КПД, в связи с чем их использование ограничено.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому является жидкостно-газовый струйный эжектор, содержащий сопло и камеру смешения, причем отношение длины горловины камеры смешения к диаметру горловины составляет 11,5 (см. , книгу Соколова Е.Я. и Зингера Н.М. Струйные аппараты, М., Энергия, 1970, с. 200 - 201).

Данные аппараты нашли широкое распространение в энергетике, где они применяются в качестве воздухоотсасывающих устройств конденсационных установок и в схемах вакуумной деаэрации воды. Данные струйные аппараты позволяют отсасывать из конденсатора паровоздушную смесь от давления 0,02 - 0,06 ата и сжимать воздух до атмосферного давления. Однако данные эжекторы имеют также сравнительно низкий КПД, что связано с неоптимальным геометрическим соотношением размеров проточной части эжектора и, как следствие, большими потерями гидравлической энергии.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение КПД жидкостно-газового эжектора за счет оптимизации режима течения газожидкостной смеси в камере смешения.

Указанная задача решается за счет того, что в жидкостно-газовом эжекторе, содержащем сопло и камеру смешения, длина камеры смешения составляет от 200 см до 1400 см.

В ходе проведения исследования работы жидкостно-газового эжектора на экспериментальном стенде в широком диапазоне производительностей с камерами смешения различного диаметра при величине характерного размера эжектора (отношение площади наименьшего проходного сечения камеры смешения к площади проходного сечения сопла), равного от 5 до 30 (как в указанной выше книге Соколова Е.Я. с. 205), так и при величине этого характерного размера порядка 250 было установлено, что длина камеры смешения является одним из наиболее важных геометрических размеров и что характерно именно абсолютная длина камеры смешения. При этом стало ясно, что определяющую роль играет величина давления жидкой среды на входе в сопло. Поэтому исследования проводились в широком диапазоне давлений от 6 ата до 240 ата, причем массовый коэффициент инжекции составлял величину от 10^-3% до 14%. Было установлено, что при длине камеры смешения меньше 200 см в указанном диапазоне давлений подачи активной (эжектирующей) жидкой среды не удается обеспечить завершение процесса смешения жидкой и газообразной откачиваемой сред, о чем свидетельствует неоднородность потока газожидкостной смеси. В то же время увеличение длины камеры смешения свыше 1400 см не принесло какого-либо улучшения работы, однако приводило к увеличению материалоемкости эжектора. При проведении экспериментов под длиной камеры смешения понималось расстояние от выходного сечения сопла до выходного сечения камеры смешения. При этом было установлено, что на длину камеры смешения практически не оказывает влияние наличие или отсутствие диффузора за камерой смешения. Самое главное, чего удалось добиться - полного завершения процесса смешения жидкой и газообразной сред, в том числе получение однородного газожидкостного потока с проведением скачка давления в зоне выходного участка камеры смешения и получением на выходе из камеры смешения жидкостного потока с пузырьками газообразной среды.

В результате достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - проведение процесса смешения жидкой и газообразной сред в специально предназначенном для этого участке проточной части эжектора - камере смешения, что позволило снизить потери энергии и повысить КПД жидкостно-газового эжектора.

На чертеже представлен жидкостно-газовый эжектор.

Жидкостно-газовый эжектор содержит приемную камеру 1, распределительную камеру 2, камеры смешения 3, диффузоры 4, сопла 5 и сбросную камеру 6. Длина L_кс камер смешения 3 или, что то же самое, расстояние от выходного сечения сопел 5 до выходного сечения камер смешения 3 составляет от 200 см до 1400 см. Необходимо отметить, что в качестве примера реализации представлен многосопловой жидкостно-газовый эжектор. Однако полученные результаты эксперимента справедливы и для односоплового жидкостно-газового эжектора, т.е. в диапазоне давлений на входе в сопло от 6 ата до 240 ата длина камеры смешения должна составлять от 200 см до 1400 см.

Жидкостная среда подается под напором в распределительную камеру 2 с поддержанием давления на входе в сопла в диапазоне от 6 ата до 240 ата. Из распределительной камеры 2 жидкая среда поступает в сопла 5, где потенциальная энергия давления частично преобразуется в кинетическую энергию жидкостной струи. Струи жидкости, истекая из сопел 5, увлекают в камеры смешения 3 из приемной камеры 1 откачиваемую эжектором газообразную среду, где жидкая среда смешивается с газообразной средой, причем в ряде случаев возможна конденсация части газообразной или, более точно, парообразной составляющей газообразной откачиваемой среды. Из камер смешения 3 полученная в них газожидкостная смесь поступает в диффузоры 4 или, если диффузоры 4 в конкретной конструкции эжектора отсутствуют, газожидкостная смесь поступает в сбросную камеру 6 и далее по назначению.

Данный жидкостно-газовый эжектор может быть использован в химической, нефтехимической и ряде других отраслей.

Эжектор предназначен для создания вакуума. Эжектор содержит, по крайней мере, одно сопло и соответствующую каждому соплу камеру смешения. В диапазоне давлений на входе в сопло от 6 ата до 240 ата длина камеры смешения составляет от 200 см до 1400 см. В результате повышается КПД эжектора. 1 ил.

Жидкостно-газовый эжектор, содержащий по крайней мере одно сопло и соответствующую каждому соплу камеру смешения, отличающийся тем, что в диапазоне давлений на входе в сопло от 6 до 240 ата длина камеры смешения составляет от 200 до 1400 см.