EA004395B1

EA004395B1 - Пароструйный аппарат

Info

Publication number: EA004395B1
Application number: EA200200781A
Authority: EA
Inventors: Юрий Павлович СКАКУНОВ; Шамиль Хакимович Исхаков; Сергей Владимирович Тишкин
Original assignee: Юрий Павлович СКАКУНОВ; Шамиль Хакимович Исхаков; Сергей Владимирович Тишкин
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2004-04-29
Also published as: EA200200781A1

Abstract

Изобретение относится к области струйной техники. Пароструйный аппарат, преимущественно для перекачки вязких жидкостей, содержит трубопровод подвода пара и парораспределительный коллектор с установленными на нем двумя пароструйными насосами, включающими сопло Лаваля и камеру смешения, при этом пароструйные насосы установлены под углом к парораспределительному коллектору, симметрично относительно оси парораспределительного коллектора в диаметрально противоположном направлении по отношению друг к другу, а на парораспределительном коллекторе установлено два дополнительных пароструйных насоса под углом к парораспределительному коллектору, симметрично относительно оси парораспределительного коллектора в диаметрально противоположном направлении по отношению друг к другу с формированием двух ярусов пароструйных насосов, при этом струйные насосы верхнего яруса расположены в диаметральном направлении под прямым углом к струйным насосам нижнего яруса, струйные насосы верхнего яруса наклонены к оси парораспределительного коллектора под углом от 45 до 60°, а струйные насосы нижнего яруса наклонены к оси парораспределительного коллектора под углом от 65 до 80°, камера смешения струйных насосов выполнена цилиндрической, выходное сечение сопла расположено в камере смешения на расстоянии от входного сечения камеры смешения, составляющем от 3 до 5 мм, расстояние по высоте между входными сечениями камер смешения верхнего и нижнего ярусов составляет от 250 до 500 мм, в нижней части парораспределительного коллектора выполнен горизонтальный кольцеобразный участок трубопровода подвода пара, причем входные сечения камер

Description

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к пароструйным аппаратам для перекачки и разогрева вязких сред, например мазутов.

Известен пароструйный аппарат, содержащий трубопровод подвода пара, пароструйный насос и установленные под углом к пароструйному насосу форсунки парового распыла (см. 8И 1488591, Ε 04Е 5/14, 23.06.1989).

Данный пароструйный аппарат разогревает и откачивает из емкости вязкую жидкость. Однако он не предназначен для интенсивного разогрева всего объема вязкой жидкости с целью слива последней из емкости, что сужает область использования данного пароструйного аппарата.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пароструйный аппарат, преимущественно для перекачки вязких жидкостей, содержащий трубопровод подвода пара и парораспределительный коллектор с установленными на нем двумя пароструйными насосами, включающими сопло Лаваля и камеру смешения, при этом пароструйные насосы установлены под углом к парораспределительному коллектору, симметрично относительно оси парораспределительного коллектора в диаметрально противоположном направлении по отношению друг к другу (см. КИ 2039694, В 65Ό 88/74,

20.07.1995).

Данный пароструйный аппарат позволяет разогревать вязкую жидкость в емкости, например в железнодорожной цистерне, что позволяет сливать, практически без остатка, разогретую жидкость из цистерны. Однако работа данного пароструйного аппарата недостаточно эффективна, что связано с тем, что аппарат содержит только два пароструйных насоса, что не позволяет организовать одновременно циркуляцию разогреваемой вязкой жидкости во всем объеме емкости.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности разогрева вязкой жидкости за счет оптимизации размеров и расположения струйных насосов в емкости с разогреваемой вязкой жидкостью.

Указанная задача решается за счет того, что пароструйный аппарат, преимущественно для перекачки вязких жидкостей, содержит трубопровод подвода пара и парораспределительный коллектор с установленными на нем двумя пароструйными насосами, включающими сопло Лаваля и камеру смешения, при этом пароструйные насосы установлены под углом к парораспределительному коллектору, симметрично относительно оси парораспределительного коллектора в диаметрально противоположном направлении по отношению друг к другу, и на парораспределительном коллекторе установлено два дополнительных пароструйных насоса под углом к парораспределительному коллекто ру, симметрично относительно оси парораспределительного коллектора в диаметрально противоположном направлении по отношению друг к другу с формированием двух ярусов пароструйных насосов, при этом струйные насосы верхнего яруса расположены в диаметральном направлении под прямым углом к струйным насосам нижнего яруса, струйные насосы верхнего яруса наклонены к оси парораспределительного коллектора под углом от 45 до 60°, а струйные насосы нижнего яруса наклонены к оси парораспределительного коллектора под углом от 65 до 80°, камера смешения струйных насосов выполнена цилиндрической, выходное сечение сопла расположено в камере смешения на расстоянии от входного сечения камеры смешения, составляющем от 3 до 5 мм, расстояние по высоте между входными сечениями камер смешения верхнего и нижнего ярусов составляет от 250 до 500 мм, в нижней части парораспределительного коллектора выполнен горизонтальный кольцеобразный участок трубопровода подвода пара, причем входные сечения камер смешения расположены над этим кольцеобразным участком, а отношение длины камер смешения струйных насосов к их диаметру соответственно верхнего и нижнего ярусов составляет от 10 до 13 и от 7 до 9.

Расстояние от кольцеобразного участка трубопровода подвода пара до входного сечения камеры смешения струйных насосов нижнего яруса предпочтительно составляет от 250 до 350 мм.

Анализ работы пароструйных аппаратов выявил ряд особенностей, которые позволяют интенсифицировать работу по разогреву вязких жидкостей в емкостях. Выполнение пароструйного аппарата с двумя ярусами пароструйных насосов, которые расположены во взаимно перпендикулярном направлении по отношению друг к другу, позволяет организовать циркуляцию вязкой жидкости и ее контакт с паром во всем объеме емкости, что значительно интенсифицирует разогрев вязкой жидкости и соответственно позволяет достаточно быстро снизить его вязкость. Выполнение горизонтального кольцеобразного участка трубопровода для подачи пара под входными сечениями камер смешения позволяет создать восходящие потоки разогретой вязкой жидкости, что еще больше интенсифицирует циркуляцию разогреваемой вязкой жидкости и способствует интенсификации теплообмена между паром и вязкой жидкостью. Расположенные под разными вышеуказанными углами по отношению к парораспределительному коллектору пароструйные насосы позволяют организовать смывание вязкой жидкости практически со всей донной части емкости, что особенно важно при сливе вязкой жидкости из емкости. Выполнение пароструйных насосов верхнего яруса с цилиндрической камерой смешения, имеющей отношение длины к диаметру, равное от 10 до 13, позволяет создать струи горячей вязкой жидкости, которые смывают холодную вязкую жидкость со стенок емкости, в то время как пароструйные насосы нижнего яруса, имеющие отношение длины камеры смешения к диаметру от 7 до 9, имеют оптимальные размеры для организации размыва холодной вязкой жидкости с донной части емкости. На это же направлено и размещение входных сечений камер смешения верхнего и нижнего ярусов на расстоянии по вертикали, составляющем от 250 до 500 мм. Учитывая особенности работы с вязкими жидкостями, было установлено, что наиболее целесообразно располагать выходное сечение сопла в камере смешения зоне ее входного участка на расстоянии от входного сечения камеры смешения, составляющем от 3 до 5 мм. Учитывая реальные условия эксплуатации пароструйных насосов, было установлено, что наиболее предпочтительно располагать входные сечения камер смешения над кольцеобразным трубопроводом на расстоянии от 250 до 350 мм.

Таким образом, достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - повышение эффективности разогрева вязкой жидкости за счет оптимизации размеров и расположения струйных насосов в емкости с разогреваемой вязкой жидкостью.

На фиг. 1 представлен вид сверху на пароструйный аппарат, на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1 (условно повернут и показан пунктирной линией один из пароструйных насосов верхнего яруса), на фиг. 3 - разрез Б-Б по фиг. 1.

Пароструйный аппарат, преимущественно для перекачки вязких жидкостей, содержит трубопровод 1 подвода пара и парораспределительный коллектор 2 с установленными на нем двумя пароструйными насосами 3, включающими сопло Лаваля 4 и камеру смешения 5. Пароструйные насосы 3 установлены под углом α к парораспределительному коллектору 2, симметрично относительно оси парораспределительного коллектора 2 в диаметрально противоположном направлении по отношению друг к другу. На парораспределительном коллекторе 2 установлено два дополнительных пароструйных насоса 6 под углом β к парораспределительному коллектору 2, симметрично относительно оси парораспределительного коллектора 2 в диаметрально противоположном направлении по отношению друг к другу с формированием двух ярусов пароструйных насосов 3, 6. Струйные насосы 6 верхнего яруса расположены в диаметральном направлении под прямым углом к струйным насосам 3 нижнего яруса. Струйные насосы 6 верхнего яруса наклонены к оси парораспределительного коллектора 2 под углом β от 45 до 60°, а струйные насосы 3 нижнего яруса наклонены к оси парораспределительного коллектора 2 под углом α от 65 до 80°. Камера смешения 5 струйных насосов 3, 6 выполнена цилиндрической. Выходное сечение сопла 4 расположено в камере смешения 5 на расстоянии 1 от входного сечения камеры смешения 5, составляющем от 3 до 5 мм. Расстояние 1 по высоте между входными сечениями камер смешения 5 верхнего и нижнего ярусов составляет от 250 до 500 мм, в нижней части парораспределительного коллектора 2 выполнен горизонтальный кольцеобразный участок 7 трубопровода 1 подвода пара. Входные сечения камер смешения 5 расположены над этим кольцеобразным участком 7, а отношение длины 1₂ камер смешения 5 струйных насосов 3, 6 к их диаметру б соответственно верхнего и нижнего ярусов составляет от 10 до 13 и от 7 до 9.

Расстояние 1₃ от кольцеобразного участка 7 трубопровода 1 подвода пара до входного сечения камеры смешения 5 струйных насосов 3 нижнего яруса составляет от 250 до 350 мм.

Пароструйный аппарат работает следующим образом.

Пароструйный аппарат через люк опускают в емкость с вязкой жидкостью, например в железнодорожную цистерну с мазутом. Предпочтительно располагать струйные насосы 3 нижнего яруса продольно емкости, а струйные насосы 6 в этом случае будут расположены поперек емкости. Пар под давлением, как правило составляющим от 5 до 6 кг/см², подают в сопла 4 пароструйных насосов 3 и 6. Пар, истекая из сопел 4, создает на входном участке камер смешения 5 зону пониженного давления (порядка 0,5-0,6 кг/см²), что вызывает поступление в камеры смешения 5 пароструйных насосов холодной вязкой жидкости из емкости. В камерах смешения 5 в процессе смешения водяного пара с вязкой жидкостью последняя нагревается. Смесь пара и нагретой вязкой жидкости, истекая из камер смешения 5, размывает холодную вязкую жидкость вдоль стенок емкости и на дне емкости, и одновременно истекающие струи смеси нагретой вязкой жидкости и пара вызывают циркуляцию вязкой жидкости в объеме емкости. В результате, происходит процесс нагрева вязкой жидкости во всем объеме емкости. Дополнительные возможности по интенсификации работы пароструйных насосов достигаются за счет нагрева вязкой жидкости кольцеобразным участком 7 трубопровода 1 подвода пара. Нагретая вязкая жидкость поднимается вверх, что позволяет повысить температуру вязкой жидкости в зоне входного участка камер смешения 5 с соответствующим уменьшением вязкости жидкости и увеличением за счет этого производительности пароструйных насосов 3, 6. Одновременно в случае размещения кольцеобразного участка 7 трубопровода 1 над сливным клапаном емкости достигается дополнительный нагрев сливаемой из емкости вязкой жидкости, что может позволить сократить время слива вязкой жидкости из емкости.

В ходе испытания пароструйного аппарата было достигнуто ускорение слива мазута из железнодорожной цистерны, причем время полного слива цистерны не превысило 1 ч, а цистерна была полностью без остатка очищена от сливаемого мазута.

Изобретение может быть использовано везде, где требуется слив вязких жидкостей из емкостей. Наиболее целесообразно использование описанного пароструйного аппарата при сливе мазута и аналогичных по свойствам жидкостей из железнодорожных и автомобильных цистерн при транспортировке мазута к месту его потребления, преимущественно к тепловым электростанциям и в портах при перегрузке транспортируемого мазута.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Пароструйный аппарат, преимущественно для перекачки вязких жидкостей, содержащий трубопровод подвода пара и парораспределительный коллектор с установленными на нем двумя пароструйными насосами, включающими сопло Лаваля и камеру смешения, при этом пароструйные насосы установлены под углом к парораспределительному коллектору, симметрично относительно оси парораспределительного коллектора в диаметрально противоположном направлении по отношению друг к другу, отличающийся тем, что на парораспределительном коллекторе установлено два дополнительных пароструйных насоса под углом к парораспределительному коллектору, симмет рично относительно оси парораспределительного коллектора в диаметрально противоположном направлении по отношению друг к другу с формированием двух ярусов пароструйных насосов, при этом струйные насосы верхнего яруса расположены в диаметральном направлении под прямым углом к струйным насосам нижнего яруса, струйные насосы верхнего яруса наклонены к оси парораспределительного коллектора под углом от 45 до 60°, а струйные насосы нижнего яруса наклонены к оси парораспределительного коллектора под углом от 65 до 80°, камера смешения струйных насосов выполнена цилиндрической, выходное сечение сопла расположено в камере смешения на расстоянии от входного сечения камеры смешения, составляющем от 3 до 5 мм, расстояние по высоте между входными сечениями камер смешения верхнего и нижнего ярусов составляет от 250 до 500 мм, в нижней части парораспределительного коллектора выполнен горизонтальный кольцеобразный участок трубопровода подвода пара, причем входные сечения камер смешения расположены над этим кольцеобразным участком, а отношение длины камер смешения струйных насосов к их диаметру соответственно верхнего и нижнего ярусов составляет от 10 до 13 и от 7 до 9.
2. Пароструйный аппарат по п.1, отличающийся тем, что расстояние от кольцеобразного участка трубопровода подвода пара до входного сечения камеры смешения струйных насосов нижнего яруса составляет от 250 до 350 мм.