CN1325806C - 管道脉冲流发生器 - Google Patents

Abstract

一种管道脉冲流发生器涉及天然气、石油和传热、传质的高效节能装置。本发明的目的在于减小流体输送时的阻力，节能、改善原油输送中石腊的结垢，提高传热、传质的热效率。本发明包括上喷嘴体、自激振荡腔体、下喷嘴体和管且依次密封固定连接并彼此相通，上喷嘴体的入口孔端和管的出口孔端分别与输入、输出管道密封固定连通。本发明能在无需其他外加辅助设备的情况下，利用该发生器，将连续的流体流经自激振荡腔体后转变为脉冲流，且将出流压力的幅值提高了15-30%，脉冲频率从数十赫兹到数百赫兹，大大改善了流体的紊动特性，减小了流体的流动阻力，节约能耗。本发明广泛用于各行各业。

Description

管道脉冲流发生器

技术领域：

本发明涉及天然气、石油和传热、传质的高效节能装置。该装置可广泛用于天然气和石油的长距离输送降低能耗，也可用于提高传热、传质的效率。

背景技术：

目前长距离输送天然气和石油存在着阻力损失大，能耗高的弊端，近期研究表明，采用脉冲流能大大降低天然气输送的阻力损失。实用新型专利号为89201391.5，其发明创造名称为“牙轮钻头用振荡脉冲射流喷嘴”该喷嘴由上、下两个喷嘴体组成，上喷嘴体由导流口、上喷嘴、腔室三部分组成，上喷嘴体的外形是一阶梯圆柱体，嘴体内流道由两个指数曲面和三个圆柱面组成，下喷嘴体的上部为一曲面圆台体，下部外形为阶梯圆柱形，其最小圆柱表面处安装卡簧，下喷嘴体的内流道为一圆柱孔。

发明内容：

本发明根据背景技术的原理，提供一种管道脉冲流发生器。该发生器在不需要任何外加辅助装置的条件下，使入流的连续流体转变为脉冲流，改善了边界层底层的流动特性，减小了流体输送时的阻力，节约能耗；该脉冲流能改善原油输送中石蜡的结垢；在传热、传质方面，脉冲流能大大提高其热效率。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

管道脉冲流发生器包括喷嘴1、自激振荡腔体2、下喷嘴体3和管4，上喷嘴体1为柱体，上喷嘴体1内的入口孔端有一锥角为12.5-13.5°、长为上喷嘴体1的出口直径的5-7倍的圆锥形孔和上喷嘴体1的出口孔端为一圆通孔，该圆通孔的长为上喷嘴体1的出口直径的0.5-2倍，上喷嘴体1的入口孔端与输入管道的出口孔端密封固定连结；上喷嘴体1的出口孔端与自激振荡腔体2的入口孔端密封固定连结，自激振荡腔体2为柱体，自激振荡腔体内有一回转曲面形的自激振荡腔，该自激振荡腔的最大直径为自激振荡腔体2的入口孔直径的2.5-8.8倍，上喷嘴体1的通孔与自激振荡腔相通，下喷嘴体3的前端为圆台体，该圆台体的锥角为100-120°，下喷嘴体3的后端为圆柱体，下喷嘴体3内有一圆形通孔，下喷嘴体3的圆台体上的碰撞壁位于自激振荡腔的后端内，下喷嘴体3与自激振荡腔体2的出口孔端密封固定连结，下喷嘴体3的圆形通孔入口孔端端面到自激振荡腔的入口孔端端面的距离为自激振荡腔体2的入口孔直径的2-2.8倍，下喷嘴体3内的通孔直径与自激振荡腔体2的入口孔直径之比为1-2，下喷嘴3的长度为下喷嘴体3内的通孔直径的1-3倍，在下喷嘴体3的出口孔端装有内锥角为25-35°的通孔的管4，该管4的出口孔端与输出管道的入口孔端密封固定连结。

本发明是这样实现发明目的的：从上喷嘴体1射出的有压流体到达下喷嘴体3上的碰撞壁并与之相互作用时，由于剪切层的非稳定性，在碰撞区产生压力振荡波，该振荡波以声速向上游传播，又诱发新的涡量脉动，当使分离区与碰撞区的压力脉动互为反向，就会形成涡量扰动-放大-新涡量脉动产生的循环过程，不断重复该过程在自激振荡腔内形成强烈的自激振荡，并以脉冲流的方式经下喷嘴体3的通孔和管4的通孔喷射出。

本发明具有以下技术效果：

1、该发生器不需要任何外加辅助装置的条件下，依靠上喷嘴体1、自激振荡腔体2和下喷嘴体3自身具有的特殊形状和特定边界条件，使来流经自激振荡腔后转变为脉冲流，且将出流压力的幅值提高到来流压力的(115-130)％，改善了边界层底层的流动特性，减小了流体输送时的阻力损失，节约能耗。

2、脉冲流能改善原油输送中石蜡的结垢。

3、在传热、传质方面，脉冲流也能大大提高其热效率。实验表明：其热效率提高可达10％。

附图说明：

图1是本发明的主剖视图。

在图1中：

1-上喷嘴体    2-自激振荡腔体    3-下喷嘴体

4-短管        5-法兰盘          6-法兰盘

图1中的箭头表示流向。

具体实施方式：

上喷嘴体1、自激振荡腔体2、下喷嘴体3和短管4依次安装在同一轴线上。上喷嘴1内有一锥角为13°、长为上喷嘴体1的出口直径的7倍的圆锥形孔和长等于上喷嘴体1的出口直径的圆孔组成的通孔，下喷嘴体3的前端的圆台体的锥角为110°，在下喷嘴3的出口孔端装有锥角为25°的通孔的管4。

上喷嘴体1与输入管道通过法兰盘5密封固定连接，上喷嘴体1与自激振荡腔体2的连接方式为螺纹连接或者法兰盘密封固定连接。自激振荡腔体2的开口孔端与下喷嘴体3通过焊接固定连接成一整体。下喷嘴体出口孔端与管4通过螺纹密封连接成整体，或下喷嘴体3与管4作为一件加工成整体，管4与输出管道通过法兰盘6密封固定连接而成。

Claims (3)

1、一种管道脉冲流发生器，其特征在于该发生器包括上喷嘴体(1)、自激振荡腔体(2)、下喷嘴体(3)和管(4)，上喷嘴体(1)为柱体，上喷嘴体(1)内的入口孔端有一锥角为12.5-13.5°、长为上喷嘴体(1)的出口直径的5-7倍的圆锥形孔和上喷嘴体(1)的出口孔端为一圆通孔，该圆通孔的长为上喷嘴体(1)的出口直径的0.5-2倍，上喷嘴体(1)的入口孔端与输入管道的出口孔端密封固定连结；上喷嘴体(1)的出口孔端与自激振荡腔体(2)的入口孔端密封固定连结，自激振荡腔体(2)为柱体，自激振荡腔体内有一回转曲面形的自激振荡腔，该自激振荡腔的最大直径为自激振荡腔体(2)的入口孔直径的2.5-8.8倍，喷嘴体(1)的通孔与自激振荡腔相通，下喷嘴体(3)的前端为圆台体，该圆台体的锥角为100-120°，下喷嘴体(3)的后端为圆柱体，下喷嘴体(3)内有一圆形通孔，下喷嘴体(3)的圆台体上的碰撞壁位于自激振荡腔的后端内，下喷嘴体(3)与自激振荡腔体(2)的出口孔端密封固定连结，下喷嘴体(3)的圆形通孔入口孔端端面到自激振荡腔的入口孔端端面的距离为自激振荡腔体(2)的入口孔直径的2-2.8倍，下喷嘴体(3)内的通孔直径与自激振荡腔体(2)的入口孔直径之比为1-2，下喷嘴(3)的长度为下喷嘴体(3)内的通孔直径的1-3倍，在下喷嘴体(3)的出口孔端装有内锥角为25-35°的通孔的管(4)，该管(4)的出口孔端与输出管道的入口孔端密封固定连结。

2、据权利要求1所述的管道脉冲流发生器，其特征在于上喷嘴体(1)内有一锥角为13°、长为上喷嘴体(1)的出口直径的7倍的圆锥形孔和长等于上喷嘴体(1)的出口直径的圆孔组成的通孔，下喷嘴体(3)的前端的圆台体的锥角为110°，在下喷嘴(3)的出口孔端装有锥角为25°的通孔的管(4)。

3、据权利要求1所述的管道脉冲流发生器，其特征在于上喷嘴体(1)、自激振荡腔体(2)、下喷嘴体(3)和管(4)依次安装在同一轴线上。

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