МНОГОСОПЛОВОЙ ЖИДКОСТНО-ГАЗОВЫЙ ЭЖЕКТОР Российский патент 1999 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к жидкостно-газовым эжекторам для создания вакуума.

Известен эжектор, содержащий паровое сопло, сужающуюся по ходу потока камеру смешения с горловиной и диффузор (см., книгу Соколова Е.Я. и Зингера Н.М. Струйные аппараты, Москва, Энергоатомиздат, 1989, с. 94-95).

Данные эжекторы получили широкое распространение для откачки парогазовых сред в конденсационных установках паровых турбин и пароэжекторных холодильных установках.

Однако при откачке газообразных сред с большим содержанием конденсируемых в процессе откачки компонентов эффективность данных эжекторов сравнительно невысока.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является многосопловой жидкостно-газовый эжектор, содержащий жидкостные сопла и соответствующую каждому соплу камеру смешения (см. , книгу Соколова Е.Я. и Зингера Н.М. Струйные аппараты, Москва, Энергоатомиздат, 1989, с. 256-257).

Данные эжекторы получили широкое распространение в энергетике в качестве воздухо-отсасывающих устройств конденсационных установок, в схемах вакуумной деаэрации воды, для создания вакуума в различных емкостях. Характерной особенностью данных эжекторов является то, что при отсасывании данными эжекторами паро-воздушной смеси, содержащийся в последней пар конденсируется, вследствие чего сжатию в камере смешения подвергается водо-воздушная смесь (при использовании воды в качестве жидкой среды, подаваемой в сопло).

Однако эффективность работы данных эжекторов недостаточно высока, что часто связано с тем, что на работу жидкостно-газового эжектора оказывает большое влияние расстояние от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение КПД жидкостно-газового эжектора, путем оптимизации расстояния от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения.

Указанная задача решается за счет того, что в многосопловом жидкостно-газовом, содержащем сопла и соответствующую каждому соплу камеру смешения, расстояние от выходного сечения каждого из сопел до входного сечения соответствующей этому соплу камеры смешения определяют из математического выражения

где L - расстояние от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения (мм);
k - коэффициент, составляющий величину от 0,001 до 0,3 (с/мм^0,25);
F_c - площадь наименьшего проходного сечения сопла (мм²);
F_к - площадь наименьшего проходного сечения камеры смешения (мм²);
P - давление жидкости на входе в сопло (Па);
g - ускорение силы тяжести (м/с²);
γ - плотность жидкости, подаваемой в сопло (кг/мм³).

В ходе проведенных исследований было установлено, что на эффективность откачки газообразной среды жидкостно-газовым эжектором значительное влияние оказывает расстояние, на котором расположено выходное сечение сопел от входного сечения соответствующей этому соплу камеры смешения, причем на величину этого расстояния влияние оказывает не только величина давления жидкости на входе в каждое конкретное сопло, но и величина площадей наименьшего проходного сечения сопла и камеры смешения. Кроме того, была установлена величина коэффициента пропорциональности, который может составлять величину от 0,001 до 0,3 (с/мм^0,25).

Таким образом, беря за основу описываемое математическое выражение, представляется возможным создавать многосопловые жидкостно-газовые эжекторы с различными геометрическими размерами и с различным давлением жидкости на входе в сопла и, при этом, сохранить заданные характеристики эжектора и получить повышение КПД эжектора.

Более того, представляется возможным создавать многосопловые жидкостно-газовые эжекторы, в котором сопла имеют различные геометрические параметры, что, в конечном итоге, позволит создавать эжекторы на любую требуемую производительность.

Таким образом, используя указанное выше математическое выражение, полученное на основании обработки результатов экспериментальных работ, можно добиться повышения КПД многосоплового жидкостно-газового эжектора при минимальных затратах энергии на эжектирование откачиваемой газообразной среды.

На чертеже схематически представлен многосопловой жидкостно-газовый эжектор.

Многосопловой жидкостно-газовый эжектор содержит приемную камеру 1, распределительную камеру 2, камеры смешения 3, диффузоры 4, сопла 5 и сбросную камеру 6. Расстояние (L) от выходного сечения каждого из сопел 5 до входного сечения соответствующей этому соплу 5 камеры 3 смешения определяют из математического выражения

где L - расстояние от выходного сечения сопла 5 до входного сечения камеры 3 смешения (мм);
k - коэффициент, составляющий величину от 0,001 до 0,3 (с/мм^0,25);
F_c - площадь наименьшего проходного сечения сопла 5 (мм²);
F_к - площадь наименьшего проходного сечения камеры 3 смешения (мм²);
P - давление жидкости на входе в сопло 5 (Па);
g - ускорение силы тяжести (м/с²);
γ - плотность жидкости, подаваемой в сопло 5 (кг/мм³).

Многосопловой жидкостно-газовый эжектор работает следующим образом.

Жидкая среда под заданным давлением подается в сопла 5 через распределительную камеру 2. Истекая из сопел 5, струи диспергированной жидкости увлекают из приемной камеры 1 откачиваемую газообразную среду в камеры 3 смешения, где жидкая среда смешивается с откачиваемой газообразной средой и сжимает ее. Из камер 3 смешения газожидкостная смесь поступает в диффузоры 4 (если они установлены в эжекторе на выходе камер 3 смешения) и далее в сбросную камеру 6. Из сбросной камеры 6 газожидкостная смесь поступает по назначению, например в сепаратор (на чертеже не показан), где сжатый газ отделяют от жидкости.

Данный эжектор может быть использован в химической, нефтехимической, пищевой и ряде других отраслей промышленности, где требуется создание вакуума путем откачки газообразной или парогазовой среды с последующим сжатием откаченной газообразной среды до требуемого по технологии давления.

Эжектор предназначен для создания вакуума. Расстояние от выходного сечения каждого из сопел до входного сечения соответствующей этому соплу камеры смешения определяют из математического выражения

где L - расстояние от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения (мм), k - коэффициент, составляющий величину от 0,001 до 0,3 (с/мм^0,25), F_c - площадь наименьшего проходного сечения сопла (мм²), F_к - площадь наименьшего проходного сечения камеры смешения (мм²), Р - давление жидкости на входе в сопло (Па), g - ускорение силы тяжести (м/с²), γ - плотность жидкости, подаваемой в сопло (кг/мм³). В результате повышается КПД эжектора. 1 ил.

Многосопловой жидкостно-газовый эжектор, содержащий сопла и соответствующую каждому соплу камеру смешения, отличающийся тем, что расстояние от выходного сечения каждого из сопел до входного сечения соответствующей этому соплу камеры смешения определяют из математического выражения

где L - расстояние от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения (мм);
k - коэффициент, составляющий величину от 0,001 до 0,3 (с/мм^0,25);
F_c - площадь наименьшего проходного сечения сопла (мм²);
F_к - площадь наименьшего проходного сечения камеры смешения (мм²);
P - давление жидкости на входе в сопло (Па);
g - ускорение силы тяжести (м/с²);
γ - плотность жидкости, подаваемой в сопло (кг/мм³).