Способ подачи газосодержащих сред и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК F04F5/24 

Л

Сущность изобретения: захватывают активной средой пассивную среду, их смешивают с образованием единого потока. Откачивают из потока газ. На периферии потока на участке смешения сред формируют локальные вихревые зоны. Откачку газа осуществляют из этих зон. Вихревые зоны формируют вдоль потока в виде тора. Газ дополнительно октачивают из потока на его участках между вихревыми зонами. Устр-во содержит эжектор с камерой смешения, выходным диффузором, активным и пассивным соплами, камеру дегазации в виде охватывающего камеру смешения кожуха. Вакуум-насос сообщен с камерой дегазации. В боковой стенке кам еры смешения, образованы сквозные окна с вихреобразую- щими элементами со стороны проточной части камеры смешения, выполненными с возможностью формирования вихревых зон напротив окон, сообщённых с камерой дегазации. 2 с. п., 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетику и гидравлике и может быть использовано в процессах отделения газообразных сред от жидкости в химической, машиностроительной пищевой и других отраслях хозяйства.

щель изобретения состоит в интенсифи- процесса сепарации и отделения газа. ,

В заявленном способе подачи газосо- держащих сред, включающем эжекционный захват активной средой пассивной среды, их смешение с образованием единого потока и откачку выделившегося газа, новым является то, что на периферии потока на участке смешения сред формируют локальные вихревые зоны, а откачку газа осущест- влжрт из этих зон.

Основной технический результат, достигаемый при использовании указанной выше совокупности признаков.

Кроме того, в заявленном способе предлагается вихревые зоны формировать вдоль потока.

Предлагается также каждую из вихревых зон формировать в виде тора и, наконец, дополнительно откачивать газ из потока на его участках между вихревыми зонами.

.. , ...

В локальных вихревых зонах давление становится ниже, чем давление выделения газа из перекачиваемых сред, интенсифицируются массообменые процессы и коалесценция пузырьков выделившегося газа.

00 GJ 00 О 4

СО

Распределение вихревых зон вдоль потока позволяет получить различную степень разрежения разных зонах, что обеспечивает последовательное отделение различных компонентов с различными термобарическими условиями перехода в газовую фазу, например, содержащихся в попутном или природном углеводородном газе.

Горообразная форма обеспечивает максимальный объем вихревой зоны и полный охват потока по периметру. Это увеличит объем зоны пониженного давления и поверхность отбора выделившегося газа.

Наконец, дополнительное откачивание газа из промежутков между вихревыми зо- нами позволяет интенсифицировать процесс отделения газа, снизить требуемое количество зон вихреобразования за счет более полного отвода газа и увеличить эффективность перекачивания среды за счет снижения гидравлических потерь.

В предложенном устройстве для подачи газосодержащих сред, содержащем эжектор с камерой смешения, выходным диффузором, активным и пассивным соплами, камеру дегазации в виде охватывающего камеру смешения кожуха, и вакуум-насос, сообщенный с камерой дегазации, в боковой стенке камеры смещения эжектора образованы сквозные окна с йихреобразующими элементами со стороны проточной части камеры смешения, выполненными с возможностью формирования вихревых зон напротив окон, а последние сообщены с ка

мерой дегазации.

Кроме того, кожух может быть выполнен в виде кольцевой оболочки, размещенной напротив наружной поверхности камеры смешения и закрепленной на входе и выходе последней.

Наконец, боковая стенка камеры смешения может быть образована соосными кольцевыми элементами, установленными с осевым зазором относительно друг друга, среза пассивного сопла и выходного диффу- зора.

В предлагаемом устройстве сквозные окна могут быть образованы осевыми зазорами между кольцевыми элементами, внутренняя поверхность каждого из которых выполнена конфузорной, а вихреобразую- щие элементы - в виде острых кромок, образованных пересечением конфузорной и боковой поверхностей элементов со стороны выходного диффузора.

Вакуум-насос может быть выполнен в виде эжектора, пассивное сопло которого через вестовой клапан сообщено с камерой дегазации.

5

5 0

5 0

5

0

5

0 5

Применение вихреобразующих элементов обеспечивает формирование вихревых зон, а наличие и расположение окон, соединенных с камерой дегазации, позволяет отвести газ, выделение которого интенсифицируется в вихревых зонах,

Конкретная форма выполнения кожуха обеспечивает фиксацию элементов камеры смешения, а также перемешивание различных компонентов, отобранных в разных точках потока. Такое усреднение бывает необходимым при дальнейшем транспортировании и переработке газа.

Использование кольцевых соосных элементов упрощает изготовление, снижает расход материала при ремонте, повышает степень унификации и снимает.ограничения по габаритам устройства.

Предлагаемая конкретная форма профилирования внутренней поверхности кольцевых элементов и образование сквозных окон осевыми зазорами между кольцевыми элементами упрощают изготовление, снижают требования к точности установки элементов. Кроме того, конфузор ный профиль элементов позволяет предотвратить снижение скорости потока среды по мере отвода части массы в виде отсепарированного газа.

Наконец, конкретная форма выполне- .ния вакуум-насоса упрощает процесс запуска, позволяет регулировать работу как независимо, так и совместно.

. На фиг.1 представлена схема устройства для подачи газосодержащих сред, реализующего заявленный способ;1 на фиг.2 - пример конкретного выполнения элементов камеры смешения.

Устройство содержит эжектор 1 с камерой 2 смешения, выходным диффузором 3. активным и пассивным соплами 4 и 5 соответственно, камеру 6 дегазации в виде охватывающего камеру 2 смешения кожуха 7 и вакуум-насос 8. В боковой стенке 9 камеры 2 смешения эжектора 1 образованы сквозные окна 10с вихреобразующими элементами 11 со стороны проточной части камеры 2 смешения, выполненными с возможностью формирования вихревых зон 12 напротив окон 10, а последние сообщены с камерой 6 дегазации.

Кожух 7 может быть выполнен в виде кольцевой оболочки, размещенной напротив наружной поверхности камеры 2 смешения и закрепленной на входе и выходе последней.

Боковая стенка 9 камеры 2 смешения может быть образована соосными кольцевыми элементами 13. установленными с осевым зазором 14 относительно друг друга, среза пассивного сопла 5 и выходного диффузора 3. Крепление элементов 13 в кожухе 7 осуществляется известными средствами, например стержнями. | Сквозные окна 10 могут быть образованы зазорами 14 между кольцевыми элемен- тэми 13.

Внутренняя поверхность 15 каждого из элементов 13 выполнена конфузорной, а Еихреобразующие элементы 11 - в виде острых кромок, образованных пересечением конфузорной внутренней поверхности 15 и боковой поверхности 16 со стороны выходного диффузора 3.

Вакуум-насос 8 может быть выполнен в виде эжектора с активным соплом 17 и пас- сиеным соплом 18. которое через вестовой кпапан 19 сообщено с камерой б дегазации.

Работает устройство следующим образом.

При работе устройства активная среда п эд давлением подается от источника ловы- иенного давления через активное сопло 4 в камеру 2 смешения. Пониженное давление, создаваемое потоком активной среды в зо- HI; расположения пассивного сопла 5, обес- печивает захват пассивной среды, поступающей через сопло 5. Смешен ие активной и пассивной сред осуществляется в камере 2 смешения. При обтекании единым потоком вихреобразующих элементов 11 напротив сквозных окон 10 образуются локальные вихревые зоны 12. где давление понижается. В зоны пониженного давления диффундируют растворенный в перекачива- емой среде газ, паровая фаза, а также по- ступают уже образовавшиеся или нг ходящиеся в потоке мелкие пузырьки сво- бодного газа.

Из вихревых зон 12 осуществляется от- качка газа вакуум-насосом 8 через сквозные ок|на 10, полость камеры 6 дегазации и открытый вестовой клапан 19. Дегазированная среда поступает в выходной диффузор 3, где ее давление повышается и подается потребителю.

| Кольцевая оболочка, служащая кожухом 7, закреплена на входе и выходе камеры 2 смешения и может служить для фиксации кольцевых элементов 13 известными сред- ствами. Конфузорная форма выполнения внутренней поверхности 15 обеспечивает дорльное ускорение потока, а острые кромки на пересечении ее с боковой поверхно- сНю 16 элементов 11 формируют отрывное течение с интенсивным вихреоб- разованием по длине потока с образованием (вихревых зон в форме тора.

При выполненнии вакуум-насоса 8 в виде эжектора в его активное сопло 17 пода- ет$я рабочая среда, эжектирующая

свободную газовую фазу через пассивное сопло 18 из камеры 6 дегазации.

При запуске устройства в начальный период давление в камере 6 дегазации будет повышенным, клапан 19 откроется и избыточная среда будет сбрасываться из устройства. По мере выхода на номинальный режим давление в камере 6 будет падать и клапан 19 закроется внешним давлением. Одновременно или последовательно с запуском основного эжектора производят запуск вакуум-насоса 8, создающего необходимое разрежение. После достижения номинальных параметров перепад давления открывает клапан 19 и начинается нормальная работа устройства.

Способ подачи газосодержащих сред осуществляется следующим образом.

Подавая активную среду черед сопло 4, осуществляют эжекционный захват ею пассивной среды из сопла 5, среды смешивают с образованием единого потока в камере 2 смешения, на участке смешения формируют локальные вихревые зоны, образующиеся, например, при обтекании вихреобразующих элементов 11, и из этих зон, характеризующихся пониженным давлением, осуществляют откачку газа посредством вакуум-насоса 8.

Вихревые зоны могут быть сформированы вдоль потока, например, при использовании кольцевых элементов 13 с окнами 10, образованными осевыми зазорами между элементами 13.

Вихревая зона может формироваться в виде тора. Для этого может использоваться выполнение вихреобразующих элементов 11 в виде острых кромок по окружности элемента 13.

Кроме того, выделившийся газ может дополнительно откачиваться из потока на его участках между вихревыми зонами 12. С этой целью ширина осевых зазоров 14 может выбираться большей, чем максимальный осевой размер вихревой зоны 12. Кроме того, возможно наличие дополнительной гидравлической связи между камерой 6 дегазации и областью потока в камере 2 смешения, например, в виде каналов в боковой стенке 9 последней.

Экспериментальное испытание макета заявленного устройства показало, что при реализации с его помощью заявленного способа обеспечивается повышение степени отделения газа в среднем на 30% по сравнению с базовым способом.

Формула изобретени я

8

/8

Фиг. 2

направление попона среды