CN112058526B - 一种分布式环缝引射器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式环缝引射器装置。该装置采用管道连接方式，依次包括顺序连接的低能流体入口段、高能流体入口段和混合流体出口段；二元环缝引射器安装在高能流体入口段附近的管道内；高能流体入口段表面开通孔，通孔与外接的高压罐连通；低能流体入口段、高能流体入口段和混合流体出口段同中心轴；二元环缝引射器包括环状排列的环式喷管单元体，喷管单元体之间通过加强筋连接，部分加强筋为中空结构，高能流体从高能流体入口段的通孔进入喷管单元体并从其出口喷出；喷管单元体内设置有环状喷管。该装置适用于气体和液体的流体引射控制。该装置提高了引射效率，减小了引射器装置外形尺寸，降低了引射器装置空间安装要求。

Description

一种分布式环缝引射器装置
技术领域
本发明属于流动控制技术领域，具体涉及一种分布式环缝引射器装置。
背景技术
流体是气体和液体统称，大多数流体如石油、水和空气，是人们生活、生产和科学研究不可或缺的物质。流体的流动速度有快有慢，人们往往希望通过高能流体对低能流体进行引射，提高低能流体的速度，增加低能流体的流量。
在一般的生活和生产活动中，人们对流体的流动速度要求并不高，如自来水、加油站、加气站、暖气和天然气等，只需要一定的流动速度和流量就可以满足要求了。但在科学研究中，人们常常需要通过高能流体对低能流体进行高效的引射。在发电厂中，燃料燃烧设备、蒸汽锅炉给水系统和汽轮机调节系统等均需要设计安装不同类型的引射器装置对低能流体进行引射；在天然气中后期开采中，由于气田压力较低，需要加装引射器装置对气压相对较低的天然气进行引射，以提高天然气产量；在暂冲式高速风洞中，需要在风洞管道的下游设计相应的引射器装置，对上游气流进行引射，使试验段气流较容易地达到相应设计要求；在气动激光器和化学激光器压力恢复系统中也都需要设计安装高效的引射器装置。环缝引射器是较为经典的引射器，但传统的环缝引射器存在以下不足：一是高能流体与低能流体能量和物质交换区域不大，引射效率较低；二是高能流体与低能流体掺混速度慢，所需掺混段较长，且混合流体均匀性较差；三是引射器外形尺寸较大，制造加工成本昂贵，空间安装要求复杂。
当前，亟需发展一种新型的引射器装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种分布式环缝引射器装置。
本发明的分布式环缝引射器装置，其特点是：所述二元环缝引射器装置采用管道连接方式，依次包括顺序连接的低能流体入口段、高能流体入口段和混合流体出口段；二元环缝引射器安装在高能流体入口段附近的管道内；高能流体入口段表面开通孔，通孔与外接的高压罐连通；低能流体入口段、高能流体入口段和混合流体出口段同中心轴；
所述的二元环缝引射器包括环状排列的环式喷管单元体，喷管单元体之间通过加强筋连接，部分加强筋为中空结构，高能流体从高能流体入口段的通孔进入喷管单元体并从其出口喷出；
所述的喷管单元体内设置有喷管。
进一步地，所述的喷管单元体内设置有轴对称的二元喷管或二元半喷管。
进一步地，所述的低能流体入口段与二元环缝引射器之间采用柱面配合端面拉紧的方式连接，即低能流体入口段与二元环缝引射器的轴向采用柱面配合，端面采用螺钉连接固定。
进一步地，所述的低能流体入口段与高能流体入口段之间通过位于高能流体入口段前端、周向均匀分布的垂直于中心轴的螺钉连接，还通过密封胶或垫片进行密封；所述的高能流体入口段与混合流体出口段之间通过位于高能流体入口段后端、周向均匀分布的垂直于中心轴的螺钉连接，还通过密封胶或垫片进行密封。
进一步地，所述的二元环缝引射器与混合流体出口段之间设置有环形空腔，高能流体从高能流体入口段的通孔进入环形空腔后从喷管单元体出口喷出。
本发明的分布式环缝引射器装置中的高能流体入口段、二元环缝引射器的喷管单元体前段和混合流体出口段前段之间的腔体能够为高能流体提供足够的储存空间。
本发明的分布式环缝引射器装置中的二元环缝引射器利用拉瓦尔喷管原理，将由高能流体入口段引入的高能流体从喷管单元体出口喷出，形成高速流动的高能流体，即引射流体；由低能流体入口段流入并流经喷管单元体之间腔体的低能流体，即被引射流体；高能流与低能流体在混合流体出口段内进行能量和物质交换，实现高能流体对低能流体的引射。而且，本发明的分布式环缝引射器装置中的二元环缝引射器包括环状排列的多个环式喷管单元体，能够形成多个环形的高能流体流动区域，喷管单元体之间的低能流体与喷管单元体出口处的高能流体形成交错排列的多个环形的能量和物质交换区域，这增加了高能流体和低能流体的接触面，改善了高能流体和低能流体的掺混度，提升了高能流体对低能流体的引射效率，降低了引射器的外形尺寸。
本发明的分布式环缝引射器装置中的二元环缝引射器的喷管单元体之间通过若干个加强筋进行连接，其中，实体型加强筋具有连接和支撑作用，中空型加强筋还能够为高能流体提供流动通道，促使喷管单元体之间的流体压力快速达到平衡。
本发明的分布式环缝引射器装置的工作过程如下：
首先，高能流体从高能流体入口段的通孔引入并储存在高能流体入口段、二元环缝引射器的喷管单元体前段和混合流体出口段前段之间的腔体内；随后，二元环缝引射器利用拉瓦尔喷管原理，在环状排列的环式喷管单元体出口处形成分布式的环状高能流体流动区域，并与交错排列的低能流体在混合流体出口段内进行能量和物质的交换，实现引射流体对被引射流体的高效引射。在混合流体出口段的后段，高能流体和低能流体充分混合后形成了较为均匀的流体；最终，混合流体进入混合流体出口段的扩张段，完成引射。
本发明的分布式环缝引射器装置具有以下特点：
1.采用“分布式”设计思想，由环状排列的环式喷管单元体组成的分布式环缝引射器取代传统的单一环缝引射，增加了高能流体和低能流体的接触面，提高了引射效率；
2.分布式环缝引射器对上游低能流体的干扰较传统环缝引射器小，在引射的同时，还对引射器下游的混合流体起到一定的整流作用，使得混合流体也相对较为均匀，减小了掺混段长度。
3.分布式环缝引射器中的喷管单元体的大小、数量和间距可根据空间大小和引射需要灵活调整。
4.喷管单元体之间的加强筋不仅能够起到连接和支撑作用，还能够为高能流体提供流动通道，有利于各喷管单元体之间压力迅速达到平衡。
5.由于分布式环缝引射器的引射效率高，在相同引射能力需求下，本发明的分布式环缝引射器装置的外形尺寸较小，降低了安装空间要求。
本发明的分布式环缝引射器装置适用于气体和液体的流体引射控制。本发明的分布式环缝引射器装置增加了高能流体与低能流体能量和物质交换的掺混度，改善了混合流体的均匀性，提高了引射效率，减小了引射器装置外形尺寸，降低了引射器装置空间安装要求。
附图说明
图1为本发明的分布式环缝射器装置的结构示意图(主视图)；
图2为本发明的分布式环缝引射器装置的结构示意图(剖视图)。
图中，1.低能流体入口段 2.高能流体入口段 3.二元环缝引射器 4.混合流体出口段。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1、图2所示，本发明的分布式环缝引射器装置采用管道连接方式，依次包括顺序连接的低能流体入口段1、高能流体入口段2和混合流体出口段4；二元环缝引射器3安装在高能流体入口段2附近的管道内；高能流体入口段2表面开通孔，通孔与外接的高压罐连通；低能流体入口段1、高能流体入口段2和混合流体出口段4同中心轴；
所述的二元环缝引射器3包括环状排列的环式喷管单元体，喷管单元体之间通过加强筋连接，部分加强筋为中空结构，高能流体从高能流体入口段2的通孔进入喷管单元体并从其出口喷出；
所述的喷管单元体内设置有喷管。
进一步地，所述的喷管单元体内设置有轴对称的二元喷管或二元半喷管。
进一步地，所述的低能流体入口段1与二元环缝引射器3之间采用柱面配合端面拉紧的方式连接，即低能流体入口段1与二元环缝引射器3的轴向采用柱面配合，端面采用螺钉连接固定。
进一步地，所述的低能流体入口段1与高能流体入口段2之间通过位于高能流体入口段2前端、周向均匀分布的垂直于中心轴的螺钉连接，还通过密封胶或垫片进行密封；所述的高能流体入口段2与混合流体出口段4之间通过位于高能流体入口段2后端、周向均匀分布的垂直于中心轴的螺钉连接，还通过密封胶或垫片进行密封。
进一步地，所述的二元环缝引射器3与混合流体出口段4之间设置有环形空腔，高能流体从高能流体入口段2的通孔进入环形空腔后从喷管单元体出口喷出。
实施例1
本实施例的喷管单元体的数量为3个，各喷管单元体内设置有轴对称的二元半喷管，各喷管单元体之间通过中心对称的4根从内圈至外圈贯通的中空型加强筋连接和支撑；二元环缝引射器3内还设置有与各喷管单元体连通的环形空腔，高能流体从高能流体入口段2的通孔进入环形空腔后从喷管单元体出口喷出。
数值模拟结果表明，与传统环缝引射相比，在达到相同的引射效果的前提下，本实施例的分布式环缝引射器装置的空间要求更小，具体而言，管段直径能够减小30％以上，管段长度能够减小20％以上。
本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分布式环缝引射器装置，其特征在于：所述分布式环缝引射器装置采用管道连接方式，依次包括顺序连接的低能流体入口段(1)、高能流体入口段(2)和混合流体出口段(4)；二元环缝引射器(3)安装在高能流体入口段(2)附近的管道内；高能流体入口段(2)表面开通孔，通孔与外接的高压罐连通；低能流体入口段(1)、高能流体入口段(2)和混合流体出口段(4)同中心轴；
所述的二元环缝引射器(3)包括环状排列的环式喷管单元体，喷管单元体之间通过加强筋连接，部分加强筋为中空结构，中空型加强筋为高能流体提供流动通道，高能流体从高能流体入口段(2)的通孔进入喷管单元体并从其出口喷出；
所述的喷管单元体内设置有喷管。
2.根据权利要求1所述的分布式环缝引射器装置，其特征在于：所述的喷管单元体内设置有轴对称的二元喷管或二元半喷管。
3.根据权利要求1所述的分布式环缝引射器装置，其特征在于：所述的低能流体入口段(1)与二元环缝引射器(3)之间采用柱面配合端面拉紧的方式连接，即低能流体入口段(1)与二元环缝引射器(3)的轴向采用柱面配合，端面采用螺钉连接固定。
4.根据权利要求1所述的分布式环缝引射器装置，其特征在于：所述的低能流体入口段(1)与高能流体入口段(2)之间通过位于高能流体入口段(2)前端、周向均匀分布的垂直于中心轴的螺钉连接，还通过密封胶或垫片进行密封；所述的高能流体入口段(2)与混合流体出口段(4)之间通过位于高能流体入口段(2)后端、周向均匀分布的垂直于中心轴的螺钉连接，还通过密封胶或垫片进行密封。
5.根据权利要求1所述的分布式环缝引射器装置，其特征在于：所述的二元环缝引射器(3)与混合流体出口段(4)之间设置有环形空腔，高能流体从高能流体入口段(2)的通孔进入环形空腔后从喷管单元体出口喷出。
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