CN101655106A - 一种附壁振荡射流式液气射流泵 - Google Patents

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Abstract

一种由振荡射流元件，吸入室，喉管，扩散管组成的附壁振荡射流式液气射流泵。其中射流元件由控制用的信号水接嘴，信号水导管，元件体组成。高压水主射流经过射流元件喷嘴后，进入液气射流泵的喉管内，在射流卷吸、紊动混合等作用下，吸入二次流体气体，混合流体通过扩散管增压排出。本发明的特点在于主射流可产生直射或振荡射流两种工作形式，并且射流振荡频率可调节。在主射流振荡射流工作形式下，能够提高它的质量传递能力，液气混合更充分，同时提高泵的吸气效率。装置结构简单，适合于废气吸收与处理，抽真空，曝气等应用场合。

Description

一种附壁振荡射流式液气射流泵
技术领域
本发明属于流体机械中水射流技术应用设备，具体是一种利用水射流抽吸气体进行混合的液气射流泵，应用于抽真空，气体吸收，曝气等领域。
背景技术
目前，废气处理是环境保护中重要问题，射流混合具有很好的相分散性能，从而增强相间质量传递，提高气体吸收能力，应用液气射流泵进行气体吸收正是利用到了射流混合的特点，但是，液气射流泵目前的主要应用为抽真空，结构尺寸设计以及喷射方式等是以提高真空度为目的，因此，适合于气体吸收的液气射流泵需要根据两相混合的目的进行改进。
对于现有的液气射流泵形式，存在有多孔喷射，多级射流泵等形式，对于喷射方式，有旋转喷射，脉冲喷射等方式，这些多样的结构及工作形式对应了不同的实际应用需求，在要求液气混合充分，且兼顾一定气体吸入能力的基础上，改变喷射方式是有效的方法，但喷射方式的改变使装置结构复杂，因此，需要引入结构简单的射流控制元件。
经检索，还没有相关液气射流泵附壁振荡射流工作方式的申报专利。附壁振荡射流方式使液气混合更加充分，且具有较好的吸气能力。
发明内容
本发明的目的是提高液气射流泵内部射流混合的效果，增强气体吸收能力，为工业废气处理，射流曝气，抽真空等行业应用中提供简单实用的射流装置。
本发明包括气体吸入室，喉管，扩散管，振荡射流元件，信号水导管。其中吸入室内安装射流元件，元件体与高压入水管为螺纹连接，元件的取水信号接嘴与入水信号接嘴伸出在吸入室外，之间采用软管连接。吸入室与喉管间有锥形夹层，便于吸入气体的收缩流动，吸入室，喉管，扩散管之间均采用法兰连接。振荡射流元件体设置的三个接嘴，功能分别为取得信号水，流入信号水，保持与环境压力相通，信号水取水与入水之间的软管长度可更换。在液气射流泵工作时，取水信号接嘴获得的信号水流经导管封堵了另一侧，使该侧压力降低，发生水射流附壁，主射流弯曲，从而使取水信号接嘴获得不到信号水，由补气孔使低压侧压力恢复，从而主射流重新直射，信号接嘴重新获得信号水，如此反复，实现主射流的附壁振荡射流形式。振荡射流形成后，主射流进入带收缩角度的喉管，由于卷吸效应，气相与液相混合，气相被液相带入下游直至扩散管内增压，由于气相被带走，吸入室内形成一定程度负压，从而液气射流泵保持吸气的工作状态。
液气射流泵振荡射流频率可调节，通过改变取水信号接嘴插入深度，改变导管长度实现。信号接嘴在保证取得信号水的情况下，由于采用了螺纹连接，可以旋入旋出0～0.2毫米范围，从而改变取得的信号水量，改变射流元件附壁振荡频率；信号水导管长度的改变，使信号水封堵另一侧的时间改变，从而改变振荡频率，适宜的信号水导管长度变化范围为30～60厘米。也可通过取消信号水导管，使主射流只有直射这一种工作形式。
本发明的优点在于：射流元件结构简单实用，由于主射流的振荡效果，使液气射流泵内部气液混合更加充分。
附图说明
图1为附壁振荡射流式液气射流泵结构示意图。
图2为附壁振荡射流元件体示意图。
图3为图2中A向视图。
图4为射流元件直射状态示意图
图5为射流元件附壁状态示意图
图中，1.吸入室，2.附壁振荡射流元件体，3.补气信号接嘴，4.信号水取水接嘴，5.带收缩角度的喉管，6.扩散管，7.信号水入水接嘴，8.锥形夹层，9.高压进水口，10.气体吸入口，11.气液混合液出口，12.导流管
具体实施方式
如图1、2所示，本发明振荡射流式液气射流泵由吸入室(1)、附壁振荡射流元件体(2)、带收缩角度的喉管(5)、扩散管(6)、锥形夹层(8)、导流管(12)及两个入口一个出口组成。信号水取水接嘴(4)与信号水入水接嘴(7)由导流管(12)连接，液气射流泵工作状态包括振荡射流工作形式与主射流直射工作形式。水射流进入喉管，卷吸气体，使气相与液相充分混合后一起排出。
附壁振荡射流工作过程为：高压工作水从进水口(9)流入，在射流元件体(2)内的基圆处具有最小过流断面，如图3所示的A向视图看出，主射流从中心圆孔喷射出来，将元件分为左右两个相互分隔的腔体，此时左腔的信号水取水接嘴(4)从主射流上获得信号水流，经导流管(12)流入信号接嘴(7)，信号水一部分被主射流带走，滞留的部分将右腔封闭，从而改变该侧压力，形成低压漩涡区，左腔补气信号接嘴(3)一直与环境气压相通，左腔压力大于右腔使主射流发生偏转而附壁，也即科恩达效应(Coanda effect)，由于主射流发生弯曲，使取水信号接嘴(4)得不到信号水，它将环境气压下的气体导入到右腔，从而使右腔压力恢复，主射流恢复直射，信号水取水接嘴重新获得信号水，射流元件完成一次附壁射流过程，该过程持续发生，因而产生振荡水射流。
附壁振荡式液气射流泵工作过程为：从元件体(2)出来的水射流进入喉管(5)后，一部分与管壁碰撞使水射流分散，一部分为扰动叠加使主射流分散，液相卷吸气体，发生剧烈混合，两相流体在扩散管(6)中增压后从出口(11)排出，气相被带走后，吸入室(1)形成负压，保持从气体吸入口(10)一直吸入气体。由于喉管(5)以及扩散管(6)内液气两相混合剧烈，因此具有很高的液气两相接触面积，利于相间质量传递。其中，改变导流管(12)的长度，或改变信号水取水接嘴(4)的插入深度，实现对振荡频率的调节，本发明样机振荡频率调节范围在0.5～3赫兹。当不需要振荡射流时，取消导流管(12)并封堵两个信号接嘴，此时为一般液气射流泵工作形式。
影响附壁振荡式液气射流泵工作性能的因素很多。射流元件体(2)的出口面积与喉管(5)的入口面积比值设为m，该值对液气射流泵的吸气性能具有很大影响，本发明样机m值范围为4～10。吸入室(1)中的气相在被吸入喉管内时经过了锥形夹层(8)的导流作用，夹层(8)的锥度值为2.2∶1，喉管(5)略微收缩，锥度值为100∶1，扩散管(6)的扩散角度影响两相流体排出时的压力恢复，对装置的吸气性能具有影响，扩散管锥度范围为1∶12～1∶8。此外，喉管(5)的长度，射流元件(2)的出口到喉管(5)初端的距离等参数均对其工作性能有影响。

Claims (3)

1.一种附壁振荡射流式液气射流泵，其特征在于，包括补气信号接嘴(3)、信号水取水接嘴(4)、信号水入水接嘴(7)，吸入室(1)、振荡射流元件体(2)、带收缩角度的喉管(5)、扩散管(6)、锥形夹层(8)、导流管(12)、高压进水口(9)、气体吸入口(10)、气液混合液出口(11)组成；信号水取水接嘴(4)与信号水入水接嘴(7)伸出在吸入室(1)外，并由导流管(12)连接，射流元件体(2)和补气信号接嘴(3)封装在吸入室内，与高压入水管螺纹连接，吸入室(1)喉管(5)与扩散管(6)均采用法兰连接。
2.根据权利要求1所述的附壁振荡射流式液气射流泵，其特征在于，信号水取水接嘴(4)插入深度调节范围0～0.2毫米，导流管(12)长度调节范围30～60厘米。
3.根据权利要求1所述的附壁振荡射流式液气射流泵，其特征在于，元件出口面积与喉管初端面积比在4～10之间，锥形夹层(8)和带收缩角度的喉管(5)锥度值分别为2.2∶1和100∶1，扩散管(6)锥度范围：1∶12～1∶8。
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