Насосный агрегат Советский патент 1992 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к струйной технике, преимущественно к насосно-эжектор- ным установкам для транспортировки газз и газожидкостной смеси в нефтеперерабатывающей промышленности,

Целью изобретения является повышение КПД.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение насосного агрегата, установленного в насосно-эжекторной установке; на фиг. 2 - продольный разрез центробежного насоса с эжектором; на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б фиг. 2,

Насосный агрегат содержит центробежный насос 1 с рабочим колесом 2 и выходным патрубком 3 и эжектор 4 с центральным соплом 5. камерой 6 смешения и диффузором 7. причем последний подключен к входному патрубку 8 насоса 1. Камера 6 смешения эжектора 4 выполнена в виде диффузорного конического патрубка с установленными в стенках последнего тангенциальными пассивными соплами 9, расположенными попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с равномерным шагом вдоль оси камеры 6 смешения, пассивные сопла 9 выполнены с косым срезом на выходе и расположены под острым углом а к оси камеры 6 смешения по ходу потока и наклонены в сторону вращения колеса 2 насоса 1. а выходные сечения каждой пары сопел 9 смещены на величину половины шага (t/2) относительно выходных сечений другой пары сопел 9. Центральное сопло 5 эжектора 4 и выходной патрубок 3 насоса 1 подключены к сепаратору 10. Перед соплом 5 установлен телпообменник 11.

XI

Ы GJ XI

Ј

Перед началом работы сепаратор 10 эхектор 4 и насос заполняются рабочей жидкостью а в теплообменник 11 подается -пэдаген

При запуске агрегата образуется разре- хение на входе в центробежный насос 1, которое передается в пооточную часть зжекторз 4. Из диффузора 7 жидкость всасывается, нагнетается насосом 1 и через сепс рзтор Ш поступает в виде активной xi/viKfCTH Bs-iCG4.orc давления в сопло 5 зхск ора За c-jer перепада давления, со- дазэемого на сом,и 5 от работы насоса 1, о-чтивпэр жидкость истекает в коническую ixC.v.epy G смешения, затем тормозится в диффузоре 7 и вновь входит в насос 1, при этом на входе в камеру 6 смешения создается дополнительное разрежение от эжек- гирующего воздействия высокоскоростной , в результате чего газ через сопло 9 i. |инаег поступать в зону взаимодействия с высокоскоростной струей активной жидкости

За оет разности скоростей газовой и жидкостной составляющих струй на границе их раздела поверхностный слой жидкости разрушается на капли газ растворяется и конденсируется в жидкостном слое, находящемся в зоне воздействия струй газа истекающих из кососрезанных сопел 9, давление в этих зонах дополнительно снижается что в свою очередь приводит к уве- т е.тюперепада на соплах 9, причем он тем больше чем выше темпера- туоа газа и чиже температура жидкости и интенсивнее процесс растворения и конденсации. При этом увеличивается скорость истеч-ния газа до сверхзвуковой, реализуемой за счет годСора геометрических и режимных параметров сопел 9 с косым срезом. В результате увеличивается количество движения передаваемого от газа к жидкости в направлении входного патрубка

8чзсоса 1, чему способствует наклон сопел

9под углом а к оси эжектора 4, при этом давление на выходе из диффузора 7 растет Одновременно за счет конденсации в зоне р аимодействия струй падает давление в оезу ьтате чего увеличивается перепад дав- пэг я на сопле 5 и скорость активной струи ча iKocTH возрастает, возрастает и давле- м -; на входе в насос 1. Этот процесс сопровождается внедрением в жидкость газа, интенсивным их перемешиванием и дроблением пузырьков. Дальнейшее уменьшение размера пузырьков пооисходит в диффузоре 7 при вихреобразовании и сжатии.

В результате на входной патрубок 8 насоса 1- поступает эмульгированная газожидкостная смесь такой дисперсности, при которой обеспечивается работоспособность насоса 1 без сепарации в межлопаточных каналах. Из насоса 1 через патрубок 3 смесь

поступает в сепаратор 10, где газ отделяется от жидкости и подается под высоким давлением потребителю, а жидкость, нагретая при конденсации газа в эжекторе 4 и при наг нетании в насосе 1, поступает из сепара0 тора 10 через теплообменник 11, где охлаждается в сопло 5 эжектора 4.

Механизм взаимодействия потоков заключается в том, что поток жидкости по течению за соплами 9 с косым срезом в одной

5 плоскости сжимается и ускоряется, при этом благодаря диффузорности камеры 6 смешения газожидкостный поток смеси тормозится и достигает стенок конической камеры 6 смешения. В результате в зоне

0 сопел 9 образуется изолированная газовая полость с развитой поверхностью конденсации, которая позволяет при определенных локальных условиях произвести конденсацию и насыщение жидкости газом.

5

Эффективность насыщения газом жидкости и дробление газовых включений возрастает с переходом газожидкостной смеси на рассго&ние t/2 во взаимно перпендику0 лярную плоскость, где размещена другая пара кососрезанных сопел 9. Этот процесс продолжается по мере продвижения газожидкостного потока к рабочему колесу 2 насоса 1 и на вход в последний поступает

5 высокоскоростной закрученный однородный мелкодисперсный поток газожидкостной смеси с равномерным газосодержанием и равномерным распределением скорости по сечению под постоян0 иым давлением, достаточным, чтобы объем парогазовых каверн на всасывающей стороне лопаток колеса 2 был минимальным и не проводил бы к сепарации потока на входе.

5 Это не только увеличивает КПД насоса, но и уменьшает силовое взаимодействие колеса с потоком на входе в насос 1 что уменьшает вероятность сепарации потока на рабочих лопатках, и газожидкостная смесь успевает переместиться на больший радиус

0 лопатки, где увеличивается ее окружная скорость и сепарирующие силы, при этом рост статического давления в колесе преобладает и пузырьки газа успевают сжаться до таких размеров, когда сепарация потока за5 труднена. Далее газожидкостной поток, получив приращение потенциальной и кинетической энерг1и, направляется в отводящее устройство де кинетическая энергия преобразуется в давление торможения потока

Регулирование работы установки, например, в случае, если требуется поднять давление газа потребителя, заключается в увеличении частоты вращения рабочего колеса насоса 1, при этом расход газа низкого давления остается постоянным из-за наличия режима запирания в соплах 9 при сверхзвуковом истечении из указанных сопел 9 (в этом случае снижение давления не влияет на расход газа), но расход жидкости через сопло 5 увеличивается, что уменьшает газосодержание на входе в насос, увеличивает плотность смеси, и, с едовательно, ее давление на входе в насос

Использование предпоженного технического решения позволяет снизить энергозатраты на привод насоса и, следовательно, повысить КПД насосного агрегата.

Формула изобретения Насосный агрегат, содержащий центробежный насос с рабочим колесом и входным патрубком и эжектор с центральным соплом,

камерой смешения и диффузором, причем последний подключен к входному патрубку насоса, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, камера смешения эжектора выполнена в виде диффузорного конического

патрубка с установленными в стенках последнего тангенциальными пассивными соплами, расположенными попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с равномерным шагом вдоль оси камеры смешения, пассивные

сопла выполнены с косым срезом на выходе и расположены под острым углом к оси камеры смешения по ходу потока и наклонены в сторону вращения колеса насоса, а выходные сечения каждой пары сопел смещены на величину

половины шага относительно выходных сечений другой пары сопел.

Изобретение относится к струйной технике. Цель изобретения - повышение КПД. Насосный агрегат содержит центробежный насос 1 с рабочим колесом 2 и выходным патрубком 3 и эжектор (Э) 4 с центральным соплом (С) 5, камерой (К) 6 смещения и диффузором 7, причем последний подключен к входному патрубку 8 насоса 1. Кб Э4 выполнена в виде диффузорного конического пат- рубка с установленными в стенках последнего тангенциальными пассивными С9. расположенными попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с равномерным шагом вдел, оси Кб, С9 выполнены с косым срезом на выходе и расположены под острым углом к оси Кб по ходу потока и наклонены в сторону вращения колеса 2 насоса 1, а выходные сечения каждой пары С9 смещены на величину половины шага относительно выходных сечений другой пары С9. С5 Э4 и выходной патрубок 3 насоса 1 подключены к сепаратору 10. 4 ил. сл с

Газ Высокого даЈ/ ен1/я

Фиг 1

Ч

А-А

фиг.З

5-6

90е

фигМ