Устройство для сброса технологических сред Советский патент 1981 года по МПК F15D1/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБРОСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

СРЕД

1

Изобретение относится к устройствам для, сброса технологических сред, в частности к устройствам для сброса взрывоопасных и воспламеняющихся сред в атмосферу.

Известно устройство безопасной эксплуатации установок со взрывоопасными сре дами, содержащее две последовательно установленные в сбросном трубопроводе предохранительные мембраны, полость между которыми содержит флегматизирующее вещество (воду) и сообщена с емкостью. Заполненной этим веществом 1J.

Недостаток устройства заключается в опасности замерзания флегматизатора, поэтому необходимо следить за количеством флегматизатора в емкости и подогревать емкость зимой.

Известно также устройство для сброса технологических сред, содержащее сбросной трубопровод с отверстиями для ввода разбавителя, преимущественно атмосферно: го воздуха, сообщенный с технологической системой через предохранительную мембрану и имеющий сужающийся участок Канала, плавно переходящий: в расй1иряк)ий(йся. участок, выполненный в виде сопла Лаваля, сверхзвуковую расширяющуюся камеру смещения технологической среды с разбави„телем, а также согласующий конус (2.

Недостатком этого устройства явлЯк тся значительные габариты- и недостаточная надежность.

Цель изобретения - повышение эксплуатациоииой надежности устройства и уменьщеиие его габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что сбросиой трубопровод снабжен направляющими лопатками, установленными под острым углом к оси Трубопровода.

10

Причем угол наклона поверхностей направляющих лопаток к оси трубопровода лежит в интервале от 4 до 30°.

Кроме того, в трубопроводе размещено -обтекаемое тело каплевидной формы, правляющие лопатки установлены в критическом сечеи«и сверхзвукового сопла Лаваля, прикреплены к стенкам канала и обтекаемому телу каплевидной формы и имеют каналы для подвода разбавителя в полость обтекаемого тела.

Направляющие лопатки могут быть ус-: таиовлены на входе в сопло Лаваля, а также могут иметь винтовую форму и-устанавливаться в согласук)щем конусе.

На фиг. I изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - структура потока на выходе из уртройст а; на фиг. 3 т- исполнение устройства с обтекаемым центральным телом.

Устройство состоит из сбросного трубопровода I, сопла Лаваля 2, сверхзвуковой камеры 3 смешения и отверстий 4 для подсоса воздуха, согласующего конуса 5 и направляющих лопаток 6, установленных на входе в сопло Лаваля, направляющих лопаток 7, установленных в согласующем конусе, центрального обтекаемого тела 8 каплевидной формы, удерживаемо.го на оси трубопровода направляющими лопатками 9 с каналами 10 для подвода разбавителя в полость обтекаемого тела, имеющего от- верстия 11 для ввода разбавителя в поток, хвостовика 12 обтекаемого тела.

Устройство работает следующим образом. При сбросе технологическая среда расширяется в сопле Лаваля 2 и охлаждается до заданной низкой температуры (ниже температуры самовоспламенения). Благодаря направляющим лопаткам поток закручивается, что интенсифицирует процесс перемешивания, среды с воздухом и сокращает габариты сверхзвуковой камеры 3 смещения. В сверхзвуковой камере поддерживается заданная низкая температура,благодаря компенсации подводимых с воздухом эитальпии и массы, которая осуществляется увеличением поперечного сечения камеры по мере подвода воздуха. Соотношение критического и выходного сечений сопла Лаваля 2 обеспечивает разрежение в сверхзвуковой камере 2 смешения, необходимое для подсоса воздуха через отверстия 4.. Если из-за разведения и значительного ввода массы тангенц.иальная скорость потока упадет ниже необходимого уровня, на выходе из сверхзвуковой камеры 3 смещения (в согласующем конусе 5) могут бЫть установлены направляющие лопатки 7 винтовой формы, на которых поток получает дополнительную закрутку. Кроме того, на передних кромках этих лопаток возникает скачок уплотнения (указан пунктиром), переводящий поток в дозвуковой и обеспечивающий устойчивое разрежение в камере 3 смещения. Благодаря этому при наличии лопаток 7 габариты согласуюихего конуса 5 умень щаются. Устойчивый скачок образуется на лопатках при определенном заполнении сечения канала лопатками, для скоростей 2-ЗМ это заполнение порядка нескольких процентов..

Структура потока на выходе из устройства пояснена фиг. 2, где А - область турбулентного смешения потока с воздухом; Б -т- область с невозмущенной скоростью (ядро потока), протяженность которой5-10 калибров выходного канала. Область пониженного давления на оси потока показана

штриховкой. Приведены эпюры скоростей в сечениях I и И потока.

Е1ыходящнй из сбросного трубопровода закрученный поток смеси на протяжении сотен и тысяч калибров сохраняет момент количества движения, прн этом скорость поступательного движения потока остается очень высокой (хотя и существенно дозвуковой). Этот искуственный смерч за короткое время поднимает смесь на высоту сотен

метров и более. Благодаря пониженному давлению в центре закрученной сруи (ьмерча) к ней интенсивно, подсасывается воздух и перемешивается со смесью. Смесь обедняется до нижнего концентрационного предела воспламенення за время, меньшее характерного времени распространения пламени поперек струи.

Кроме того, существенно сокращаются размеры сверхзвуковой камеры 3 смещения за счет интенсификации процесса перемешиваиия и сокращаются размеры выходного согласующего конуса 5 при расположении в нем направляющих .лопаток, на передних кромках которых образуется прямой скачок уплотнения.

Угол поворота поверхностей направляющих лопаток к оси трубопровода определяет соотношение осевой и тангенциальной скоростей потока и, тем самым падение давления на оси потока.

Устройство изображенное на фиг. 3 работает аналогично устройству на фиг. I.

Разбавитель (воздух) вводится в поток из хвостовика 12 обтекаемого тела,изменение сечения которого компенсирует подвод массы и энтальпии с разбавителем. Канал 10 лопатки для подвода воздуха в

5 полость обтекаемого тела 9 образован стенками лопатки.

Таким образец, использование изобретения позволит повысить эксплуатационную надежность устройства -и уменьшить его габариты.

Формула изобретения

I. Устройство для сброса технологичес5 кИх сред, содержащее сбросной трубопровод с отверстиями для ввода разбавителя, преимущественно атмосферного воздуха, сообщенный с технологической системой через предохранительную мембрану и имеющий сужающийся участок канала, плавно переходящий в расширяющийся участок, выполненный в виде сопла Лаваля, сверхзвуковую расширяющуюся камеру смешения технологической среды с разбавителем и согласующий конус, отличающееся тем, 5 что, с целью повышения эксплуатационной надежности устройства и уменьшения его габаритов, сбросной трубопровод снабжен направляющими лопатками, установленными под острым углом к оси трубопровода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 586295, кл. F 16 К 47/02, 1977 (прототип).