EP0911082A1 - Method for producing a gas-droplet jet stream, equipment and nozzle therefor - Google Patents

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EP0911082A1
EP0911082A1 EP97932056A EP97932056A EP0911082A1 EP 0911082 A1 EP0911082 A1 EP 0911082A1 EP 97932056 A EP97932056 A EP 97932056A EP 97932056 A EP97932056 A EP 97932056A EP 0911082 A1 EP0911082 A1 EP 0911082A1
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stream
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Igor Alexandrovich Lepeshinsky
Jury Vladimirovich Zuev
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Nauchno-Issledovatelsky Inst Nizkikh Temperatur Pri Mai(mosk Gosudarstvennom Aviatsionnom Inst-Tekhnicheskom Univers)
Nauchno-Issledovatelsky Institut Nizkikh Temperatur Primai (Moskovskom Gosudarstvennnom Aviatsionnom Institutetekhnicheskom Un
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Abstract

A procedure for generating a gas/droplet flow consists of accelerating a gas flow in a gas-dynamic nozzle and while it is accelerating adding a dispersed liquid flow. The resulting two-phase flow is then accelerated in the nozzle, the pressure (P) at the input end of which and the relative concentration (g) of liquid in the two-phase flow are determined by set relationships, where P x g is not more than 0.57 GPa; P is at least 0.5 MPa, and g = Gl/Gg where Gl is the mass flow of liquid and Gg is the mass flow of gas. The gas flow for the procedure is created by at least one turbo-compressor feeding a gas-dynamic nozzle with a mixing chamber for the liquid (water) and gas, and a shaped nozzle channel (7) with its length at least five times its critical cross-section.

Description

Technisches Gebiet technical field

Die vorliegenden Erfindungen betreffen die Technologie der Bildung von Gas-Tröpfchen-Strahlen großer Reichweite und können in der Feuerlöschtechnik, in der Landwirtschaft beim Bewässern des Bodens und in anderen Industriezweigen eingesetzt werden, in denen die Erzeugung von Gas-Tröpfchen-Strahlen mit großer Reichweite erforderlich ist. The present inventions relate to the technology of the formation of gas-droplet jets long range and can be used in which the production of gas-droplet jets with a long range required in the fire extinguishing systems, in agriculture the watering of the soil, and in other industries is.

Stand der Technik State of the art

Es sind Verfahren zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen bekannt, wobei bei einigen die große Reichweite des Strahles durch Druckerhöhung im Flüssigkeitszufuhrsystem und bei anderen durch Zufuhr eines Gasstrahls in eine Düse der Vorrichtung gewährleistet wird. There are methods for producing liquid jets known, some having their long range of the beam is ensured by increasing the pressure in the liquid supply system and the other by the supply of a gas jet in a nozzle of the device.

Es ist ein Verfahren zur Erzeugung von Gas-Tröpfchen-Strahlen bekannt, bei dem die Einspritzungwirkung eines Gasstrahls genutzt wird, der in einen Gasstrahlstutzen einer Düse eingegeben wird, um die Flüssigkeit zu beschleunigen und um die Reichweite des Strahls zu erhöhen (SU, A, 380279, A01g25/00, 1973). There is known a process for the production of gas-droplet jets, wherein the injection effect is used a jet of gas that is fed into a gas jet nozzle of a nozzle to accelerate the liquid and around the range to increase the beam (SU, A, 380279, A01g25 / 00, 1973).

Es ist außerdem eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gas-Tröpfchen-Strahles bekannt, die ein Flüssigkeitszufuhrsystem und eine gasodynamischen Düse mit einem Zentralen Gasstrahlstutzen umfaßt (SU, A, 380279, A01g25/00, 1973). It is also an apparatus for generating a gas-droplet jet is known which comprises a liquid supply system and a gasodynamischen nozzle having a central gas jet nozzle (SU, A, 380279, A01g25 / 00, 1973).

Als nächstliegender Stand der Technik zu den vorliegenden Erfindungen werden ein Verfahren zur Erzeugung eines Gas-Tröpfchen-Strahls, eine Vorrichtung und eine Düse zur Erzeugung eines Gas-Tröpfchen-Strahls angesehen, die aus der RU, A1, 94003528, A62C31/02, 1995 bekannt sind. The closest prior art to the present inventions a method for generating a gas-droplet jet, a device and a nozzle for generating a gas-droplet jet will be viewed, from the RU, A1, 94003528, A62C31 / 02, 1995 are known.

Das bekannte Verfahren umfaßt die Beschleunigung eines Gasstroms in einer gasdynamischen Düse, die Zufuhr eines dispersen Flüssigkeitsstroms in den Gasstrom während seiner Beschleunigung und die Beschleunigung des entstandenen Zweiphasenstroms in der Düse. The known method comprises the acceleration of a gas stream in a gas-dynamic nozzle, the supply of a dispersed liquid stream into the gas stream during its acceleration and the acceleration of the resulting dual-phase flow in the nozzle.

Die bekannte Vorrichtung umfaßt einen profilierten Kanal und eine Mischkammer. The known device comprises a profiled channel and a mixing chamber.

Ein gemeinsamer Nachteil der genannten Analoge besteht darin, daß es mit den bekannten Mitteln umöglich ist, die Reichweite des Gas-Tröpfchen-Strahls über 50 m hinaus zu erhöhen, was zB beim Löschen von Bränden in mehrstöckigen Gebäuden und hohen Einrichtungen erforderlich ist, und daß es schwierig ist, die Dispersionszusammensetzung der Strahltropfen zu steuern. A common drawback of these analogs is that it is umöglich with the known means, the range of the gas-droplet jet over 50 meters to increase beyond what is necessary, for example in extinguishing fires in multi-storey buildings and high institutions, and that it is difficult to control the dispersion composition of the jet drops.

Bei den bekannten technischen Lösungen sind die Bedingungen zur Formierung des Gas-Tröpfchen-Strahls nicht festgelegt, unter denen die Reichweite des Gas-Tröpfchen-Strahls bis zu den erforderlichen Weiten (über 50 m) erhöht werden kann. In the known technical solutions, the conditions for forming the gas-droplet jet are not specified under which the range of the gas-droplet jet up to the required width can be increased (over 50 m).

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the Invention

Den vorliegenden Erfindungen liegt die Aufgabe zugrunde, die Reichweite des gebildeten Gas-Tröpfchen-Strahls auf 50 m und weiter zu erhöhen, wodurch ein breiteres Anwendungsgebiet des Verfahrens, der Vorrichtung und der Düse möglich wäre. the object of the present inventions are based, m the range of the formed gas-droplet jet at 50 and continued to increase, would be possible to obtain a wider field of application of the method, the device and the nozzle.

Dies wird dadurch erreicht, daß bei dem Verfahren zur Erzeugung eines Gas-Tröpfchen-Strahls, das die Beschleunigung eines Gasstroms in einer Gas-Tröpfchen-Düse, die Zugabe eines Dispersionsstroms einer Flüssigkeit in den Gasstrom während seiner Beschleunigung und die Beschleunigung des entstandenen Zweiphasenstroms in der Düse umfaßt, erfindungsgemäß der Druck P am Einlaß der Düse und die relative Konzentration g der Flüssigkeit in dem Zweiphasenstrom nach folgenden Bedingungen gewählt werden: This is achieved in that in the method for producing a gas-droplet jet, the acceleration of a gas stream in a gas-droplet nozzle, the addition of a dispersion stream of a liquid into the gas stream during its acceleration and the acceleration of the resulting two-phase stream into the nozzle comprises the pressure P according to the invention at the inlet of the nozzle and the relative concentration g of the liquid in the two-phase current according to the following conditions are selected: P*g ≤ 5,7*10 8 Pa, P ≥ 5*10 5 Pa, P * g ≤ 5.7 * 10 8 Pa, P ≥ 5 * 10 5 Pa, wobei in which g = G f /G g g = G f / G g ; ;

G f - G f -
Massendurchsatz der Flüssigkeit; Mass flow rate of the fluid;
G g - G g -
Massendurchsatz des Gases. Mass flow rate of the gas.

Als Flüssigkeit kann Wasser verwendet werden. As the liquid water can be used.

Es ist zweckmäßig, zur Erzeugung des Gasstromes wenigstens eine Turboverdichtervorrichtung zu verwenden. It is expedient to use at least one turbo-compressor device for generating the gas stream.

Das genannte technische Ergebnis wird ebenfalls dadurch erreicht, daß bei einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Gas-Tröpfchen-Strahls, die Systeme für eine Zufuhr einer Flüssigkeit und eines Gases und eine gasdynamische Düse mit einer Kammer zur Vermischung der Flüssigkeit und des Gases umfaßt, erfindungsgemäß die Länge L eines profilierten Kanals der Düse nach folgender Bedingung gewählt wird: L ≥ 5d kr , The mentioned technical result is also achieved in that comprises, in a device for generating a gas-droplet jet, the systems for supply of a liquid and a gas, and a gas-dynamic nozzle having a chamber for mixing the liquid and the gas, according to the invention the length L of a profiled channel of the nozzle is selected according to the following condition: L ≥ 5d kr,
wobei d kr der Durchmesser des kritischen Querschnitts der Düse ist . where d kr the diameter of the critical cross-section of the nozzle.

Zur Komprimierung (Verdichtung) des Gas-Tröpfchen-Strahls kann eine Ringdüse verwendet werden. For compression (compaction) of the gas-droplet jet an annular die can be used.

Als Flüssigkeit kann in der Vorrichtung Wasser verwendet werden. As the liquid in the apparatus, water may be used.

Es ist zweckmäßig, daß das System der Gaszufuhr wenigstens eine Turboverdichtervorrichtung mit einer Austrittseinrichtung umfaßt, die mit einem Einlaß der gasdynamischen Düse in Verbindung steht. It is expedient that the system of gas supply comprises at least one turbocompressor device having an outlet means communicating with an inlet of the gas-dynamic nozzle connected.

Die Vorrichtung kann bei Bedarf mobil ausgelegt werden, wofür sie mit einem Fortbewegungsmittel versehen wird. The device can be designed mobile if necessary, for which it is provided with a means of locomotion.

Das genannte technische Ergebnis kann außerdem dadurch erreicht werden, daß bei einer Düse zur Erzeugung des Gas-Tröpfchen-Strahls, die einen profilierten Kanal und eine Kammer zur Vermischung von Flüssigkeit und Gas umfaßt, erfindungsgemäß die Länge L des profilierten Kanals der Düse nach folgender Bedingung gewählt wird: L ≥ 5d kr , Said technical result can also be achieved in that in a nozzle for producing the gas-droplet jet, comprising a profiled channel and a chamber for mixing liquid and gas, according to the invention, the length L of the profiled channel of the nozzle according to the following condition is selected: L ≥ 5d kr,
wobei d kr der Durchmesser des kritischen Querschnitts der Düse ist. where d kr the diameter of the critical cross-section of the nozzle.

Zur Komprimierung des Gas-Tröpfchen-Strahls ist es zweckmäßig, eine Ringdüse zu verwenden. For compressing the gas-droplet jet, it is expedient to use an annular die.

Kurze Beschreibung der Figuren BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES

Die Erfindung wird nun anhand konkreter Ausführungsbeispiele und der Figuren näher erläutert, wobei The invention will now be explained in more detail using concrete embodiments and the figures, wherein

Fig. 1 Fig. 1
ein allgemeines Funktionsschema der Vorrichtung zeigt; a general functional diagram of the apparatus;
Fig. 2 Fig. 2
eine Düse mit einer Mischkammer (schematische Darstellung) zeigt; a nozzle having a mixing chamber (schematic view) showing;
Fig. 3 Fig. 3
als andere Ausführungsform der Düse eine Ringdüse mit Mischkammer (schematische Darstellung) zeigt. as another embodiment of the nozzle is an annular nozzle with the mixing chamber (schematic diagram).
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungen Preferred embodiments of the inventions

Das vorgeschlagene Verfahren zur Erzeugung eines Gas-Tröpfchen-Strahls besteht darin, daß ein Gasstrom in einer Gas-Tröpfchen-Düse beschleunigt, in den Gasstrom während seiner Beschleunigung ein disperser Flüssigkeitsstrom gegeben und in der Düse der entstandene Zweiphasenstrom beschleunigt wird. The proposed method for generating a gas-droplet jet is that a gas stream in a gas-droplet nozzle accelerates, is added to the gas stream during its acceleration a dispersed liquid stream and accelerated in the nozzle of the resulting two-phase stream. Der Gasdruck P am Einlaß der Düse und die relative Konzentration g der Flüssigkeit in dem Zweiphasenstrom werden nach folgenden Bedingungen gewählt: The gas pressure P at the inlet of the nozzle and the relative concentration g of the liquid in the two-phase stream are selected according to the following conditions: P*g ≤ 5,7*10 8 Pa, P ≥ 5*10 5 Pa, P * g ≤ 5.7 * 10 8 Pa, P ≥ 5 * 10 5 Pa, wobei in which g = G f /G g g = G f / G g ; ;

G f - G f -
Massendurchsatz der Flüssigkeit; Mass flow rate of the fluid;
G g - G g -
Massendurchsatz des Gases. Mass flow rate of the gas.

Als Flüssigkeit kann Wasser verwendet werden. As the liquid water can be used.

Es ist zweckmäßig, zur Erzeugung des Gasstromes wenigstens eine Turboverdichtervorrichtung zu verwenden. It is expedient to use at least one turbo-compressor device for generating the gas stream.

Als Flüssigkeit wird Wasser verwendet. When liquid water is used.

Zur Erzeugung des Gasstromes wird eine Turboverdichtervorrichtung verwendet. For generating the gas flow, a turbocompressor device is used.

Es ist anzumerken, daß zur Erzeugung des Gasstromes auch mehrere Turboverdichtervorrichtungen verwendet werden können. It is to be noted that for the generation of the gas flow more turbocompressor devices may also be used.

Es folgt die Beschreibung der Vorrichtung zur Erzeugung eines Gas-Tröpfchen-Strahls, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren verwirklicht wird. The following is the description of the device for generating a gas-droplet jet, the inventive method is realized with the aid of.

Die vorgeschlagene Vorrichtung umfaßt ein System 1 (Fig. 1) zur Flüssigkeitszufuhr, ein System 2 zur Gaszufuhr, eine gasodynamische Düse 4 mit einer Kammer 3 zur Vermischung von Flüssigkeit und Gas. The proposed device 1 comprises (Fig. 1), a liquid supply system, a system 2 for gas supply, a gasodynamische nozzle 4 with a chamber 3 for mixing liquid and gas. Die Länge eines profilierten Kanals 7 (Fig. 2 und 3) der Düse wurde nach der folgenden Bedingung gewählt: L ≥ 5d kr , The length of a profiled channel 7 (Fig. 2 and 3) of the nozzle is selected according to the following condition: L ≥ 5d kr,
wobei d kr der Durchmesser des kritischen Querschnitts der Düse ist. where d kr the diameter of the critical cross-section of the nozzle.

In der beschriebenen Ausführungsform wird als Flüssigkeit Wasser verwendet, es ist jedoch anzumerken, daß als Flüssigkeit auch andere Stoffe verwendet werden können, abhängig von der konkreten Anwendung der Vorrichtung. In the described embodiment, water is used as liquid, however, it is to be noted that other materials can be used as a liquid, depending on the specific application of the device.

Das System 2 der Gaszufuhr umfaßt eine Turboverdichtervorrichtung, deren Austrittseinrichtung mit dem Einlaß der gasdynamischen Düse 4 in Verbindung steht. The system 2 of the gas supply comprises a turbocompressor device, whose outlet arrangement communicates with the inlet of the gas dynamic nozzle 4 in connection.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird eine Turboverdichtervorrichtung verwendet, es ist jedoch anzumerken, daß es mehrere solcher Vorrichtungen sein können. In the described embodiment, a turbo-compressor device is used, however, it is to be noted that there may be a plurality of such devices.

Die Vorrichtung umfaßt außerdem ein System 5 (Fig. 1) zur Steuerung der Verstellung der Düse und ein Transportmittel 6 für eine Verlagerung, auf dem die Systeme und die Bestandteile der Vorrichtung angeordnet sind. The apparatus also includes a system 5 (Fig. 1) for controlling the adjustment of the nozzle and a transport means 6 for displacement on which the systems and components of the device are arranged.

Die in Fig. 3 abgebildete Ausführungsform der Vorrichtung ist identisch mit der Ausführungsform der Vorrichtung von Fig. 2. Der Unterschied liegt in der Ausführungsform des profilierten Kanals 7 der Düse in Ringform (Fig. 3). The embodiment of the device shown in Fig. 3 is identical to the embodiment of the apparatus of FIG. 2. The difference lies in the embodiment of the profiled channel of the nozzle 7 in a ring shape (Fig. 3). Bei Verwendung der Ringdüse 4 wird im Kanal ein Zentralkörper 10 angeordnet. When using the annular nozzle 4 in the canal, a central body 10 is arranged.

Im folgenden wird die Düse zur Erzeugung eines Gas-Tröpfchen-Strahls beschrieben, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren verwirklicht wird. In the following the nozzle for generating a gas-droplet jet will be described, the inventive method is realized with the aid of.

Die Düse 4 umfaßt eine Kammer 3 zur Vermischung von Flüssigkeit und Gas (Fig. 2), die mit Vorrichtungen 8 zur Flüssigkeitszufuhr und einer Vorrichtung 9 zur Gaszufuhr versehen ist, sowie einen profilierten Kanal 7. The nozzle 4 includes a chamber 3 for mixing liquid and gas (Fig. 2) 9 is provided to supply gas with means 8 for liquid supply and a device as well as a profiled channel 7.

Die Länge des profilierten Kanals der Düse wurde nach folgender Bedingung gewählt: L ≥ 5d kr , wobei d kr der Durchmesser des kritischen Querschnitts der Düse ist. The length of the profiled channel of the nozzle is selected according to the following condition: L ≥ 5d kr, where d kr the diameter of the critical cross-section of the nozzle.

Die in Fig. 3 abgebildete Ausführungsform der Düse ist identisch mit der Ausführungsform der Düse aus Fig. 2. The embodiment of the nozzle shown in FIG. 3 is identical to the embodiment of the nozzle of FIG. 2.

Der Unterschied besteht darin, daß der profilierte Kanal 7 der Düse 4 in Ringform ausgebildet ist und in ihm ein Zentralkörper 10 angeordnet wird (dieser Düsentyp ist jedem Fachmann auf dem Gebiet der Gasdynamik bekannt). The difference is that the profiled channel of the nozzle 7 is formed in a ring mold 4 and is arranged in it a central body 10 (this type of nozzle is any person skilled in the field of gas dynamics known).

Die oben genannten Bedingungen der Wahl des Gasdrucks und der relativen Konzentration der Flüssigkeit im Zweiphasenstrom für das vorgeschlagene Verfahren, sowie die Bedingungen für die Wahl der Länge der gasodynamische Düse für die vorgeschlagenen Vorrichtung und Düse werden auf der Grundlage folgender Faktoren festgelegt, die Einfluß auf die Effektivität der Beschleunigung des Gas-Tröpfchen-Strahls und seine Geschwindigkeit haben, die die Reichweite des Strahls bestimmt. The above conditions the selection of the gas pressure and the relative concentration of the liquid in the two-phase flow for the proposed method, as well as the conditions for selecting the length of gasodynamische nozzle for the proposed device and the nozzle are determined on the basis of the following factors that influence the effectiveness of the acceleration of the gas-droplet jet and its speed, which have determined the range of the beam.

Der Maximalwert des Gasdrucks und der relativen Flüssigkeitskonzentration wird aus der Bedingung der maximalen Packungsdichte der Flüssigkeitsteilchen im Gasstrom gewählt, bei der die Bildung einer Tröpfchen-Flüssigphase im Gas möglich ist. The maximum value of the gas pressure and relative liquid concentration is chosen from the condition of maximum packing density of the liquid particles in the gas stream, wherein the formation of a droplet liquid phase in gas is possible. Die genannte Bedingung wird durch die folgende Formel bestimmt: The mentioned condition is determined by the following formula: P max ≤ π*R*T*ρ f /(1-π/6)*g max ; P max ≤ π * R * T * ρ f / (1-π / 6) g max *; wobei π=3,1416; where π = 3,1416;

R - R -
Gaskonstante der Gasphase des Zweiphasenstroms (für Luft R=287J/kg*K); Gas constant of the gas phase of two-phase flow (for air R = 287J / kg * K);
T - T -
Gastemperatur (für die Bedingungen der Verwendung der Vorrichtung T=300K); Gas temperature (for the conditions of use of the device T = 300K);
ρ f - ρ f -
Flüssigkeitsdichte (Wasser ρ f =1000kg/m 2 ); Fluid density (ρ f water = 1000kg / m 2);
g max = G f /G g - g max = G f / G g -
maximale relative Konzentration der Flüssigkeit; maximum relative concentration of the liquid;
G f - G f -
Massendurchsatz der Flüssigkeit; Mass flow rate of the fluid;
G g - G g -
Massendurchsatz des Gases. Mass flow rate of the gas.

Berücksichtigt man die realen Grenzbedingungen während der Anwendung der Erfindung kann die genannte Bedingung wie folgt lauten: Taking into account the real boundary conditions during the application of the invention can be read as follows the above condition: g max *P max =5,7*10 8 Pa g max * P max = 5.7 * 10 8 Pa . ,

Aus dieser Bedingung ist ersichtlich, daß zur Verwirklichung der Erfindung die Werte von P und g aus folgender Bedingung gewählt werden müssen: P*g ≤ 5,7*10 8 Pa. From this condition, it is apparent that the realization of the invention the values of P and g must be chosen from the following conditions: P * g ≤ 5.7 * 10 8 Pa. In diesem Fall kann in der gasdynamischen Düse der Zweiphasenstrom, bestehend aus der Tröpfchen-Flüssigphase und einem Trägergas, bis zur erforderlichen Geschwindigkeit beschleunigt werden. In this case can be accelerated from the droplet liquid phase and a carrier gas, up to the required speed in the gas-dynamic nozzle of the two-phase stream consisting.

Gleichzeitig wird die erforderliche Geschwindigkeit des Gas-Tröpfchen-Strahls, bei der eine Reichweite von nicht weniger als 50 m erreicht wird, durch den Druckwert P beim Eintritt in die gasdynamische Düse bestimmt: P ≥ 5*10 5 Pa. At the same time the required speed of the gas-droplet jet is achieved is not less m in a range of than 50, determined by the pressure value P as it enters the gas-dynamic nozzle: P ≥ 5 * 10 5 Pa.

Beim genannten Druckwert ist ein Druckabfall in der Düse gewährleistet: When said pressure value, a pressure drop is ensured in the nozzle:

Figure 00080001
wobei P der Ruhedruck am Einlaß der Düse und P a der atmosphärische Druck ist. where P is the static pressure at the inlet of the nozzle and P a is the atmospheric pressure.

Wie Berechnungen zeigten, ist bei diesen Druckwerten am Einlaß der Düse eine Beschleunigung des Zweiphasenstroms (gasförmigflüssig) bis zu einer Geschwindigkeit möglich, die, unter Berücksichtigung des realen Wirkungsgrades der Düse, über 60 m/s liegt. As calculations show, at these pressure values ​​at the inlet of the nozzle to accelerate the two-phase stream is (gaseous liquid) up to a speed possible, which, taking into account the actual efficiency of the nozzle is more than 60 m / s. Die erreichten Geschwindigkeitswerte des Gas-Flüssigkeit-Gemisches liegen mehr als zweimal höher als die höchsten Geschwindigkeitswerte eines Flüssigkeitsstrahls, die mit den bisherigen Mitteln bei gleichen Flüssigkeitsparametern erreicht werden können. The velocity values ​​of the gas-liquid mixture achieved are more than that can be achieved with the previous means in the same fluid parameters twice higher than the highest speed values ​​of a liquid jet.

Im folgenden wird das Funktionsprinzip der vorgeschlagenen Vorrichtung und der Düse ausführlich beschrieben, das auf dem vorgeschlagenen Verfahren basiert. In the following, the operation principle of the proposed device and the nozzle is described in detail based on the proposed method.

Die Vorrichtung wird mit Hilfe des Transportmittels 6 (zB eines Automobils) in die Ausgangsposition gebracht. The device is placed with the aid of the transport means 6 (for example, an automobile) in the starting position. Die Düse 4 wird mittles Steuerung des Systems 5 zur Verstellungssteuerung der Düse in Richtung eines Objektes gerichtet, dem der Gas-Tröpfchen-Strahl zugeführt werden soll. The nozzle 4 is directed mittles control of the system controller 5 for adjusting the nozzle in the direction of an object to which the gas-droplet jet to be fed.

Die einen Teil des Systems 2 der Gaszufuhr bildende Turboverdichtervorrichtung (nicht in den Zeichnungen gezeigt) wird eingeschaltet. The part of the system 2 the gas supply forming turbocompressor device (not shown in the drawings) is turned on.

Der beschleunigte Luftstrom aus der Austrittseinrichtung der Kraftmaschine wird in die Vorrichtung 9 zur Gaszufuhr der Mischkammer 3 geleitet, wo der Zweiphasenstrom entsteht. The accelerated flow of air from the outlet means of the engine is introduced into the device 9 for supplying gas to the mixing chamber 3, where the two-phase stream is produced.

Wasser wird in die Mischkammer 3 durch Vorrichtungen 8 zur Flüssigkeitszufuhr in Form einzelner Strahlen eingespritzt, die sich mit der anströmenden Luft vermischen, wodurch ein Gas-Tröpfchen-Strom entsteht. Water is injected into the mixing chamber 3 by means 8 for liquid supply in the form of individual jets which mix with the incoming air, thereby forming a gas-droplet stream formed. Zur gleichmäßigen Verteilung des Wassers in der Mischkammer 3 können als Vorrichtungen zur Flüssigkeitszufuhr Strahlendüsen verwendet werden. For uniform distribution of the water in the mixing chamber 3 can be used as devices for liquid supply nozzle beams.

Der in der Mischkammer 3 bei oben genannten Parametern entstandene Zweiphasenstrom wird im profilierten Kanal 7 beschleunigt. The resulting in the mixing chamber 3 at above parameters, two-phase stream is accelerated in the profiled channel. 7

Durch die Verwendung der Ringdüse 4 mit dem Zentralkörper 10 kann der Gas-Tröpfchen-Strahl bei relativ gleichmäßiger Verteilung der Wassertropfen im Strahlenquerschnitt kompaktiert (komprimiert) werden. By using the ring nozzle 4 with the central body 10 of the gas-droplet jet can be at relatively uniform distribution of the water droplets compacted in the beam cross-section will (compressed).

Die Maximalwerte des Luftdrucks am Einlaß der Düse und der relativen Konzentration des Wassers in dem Zweiphasenstrom werden aus Bedingungen der größten Packungsdichte der Wasserteilchen im Luftstrom gewählt: P*g ≤ 5,7*10 8 Pa, wobei P der Luftdruck an der Eintrittsöffnung der Düse und g die relative Konzentration des Wassers im Zweiphasenstrom ist. The maximum values of the air pressure at the inlet of the nozzle and the relative concentration of water in the two-phase stream are selected from conditions of the largest packing density of the water particles in the air stream: P * g ≤ 5.7 * 10 8 Pa, where P is the air pressure at the inlet of the nozzle and g is the relative concentration of water in the two-phase stream.

Außerdem muß der Luftdruck am Einlaß der Düse über 5*10 5 Pa liegen, um die erforderliche (über 50 m) Reichweite des Gas-Tröpfchen-Strahls zu erreichen. In addition, the air pressure at the inlet of the nozzle 5 must be * 10 5 Pa, in order to achieve the required (over 50 m) reach the gas-droplet jet.

Bei der vorliegenden Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes werden die genannten Parameter wie folgt gewählt: In the present embodiment of the subject invention the said parameters are chosen as follows:

P = P =
5,5*10 5 Pa; 5.5 * 10 5 Pa;
g = G f /G g = g = G f / G g =
4,9 - relative Konzentration des Wassers; 4.9 - relative concentration of the water;
G f = G f =
26kg/s - Massendurchsatz der Flüssigkeit; 26kg / s - mass flow rate of the fluid;
G g = G g =
5,3kg/s - Massendurchsatz der Luft; 5.3kg / s - mass flow rate of air;
T = T =
298K - Temperatur des Zweiphasenstroms; 298K - temperature of the two-phase stream;
L = L =
1500mm - Düsenlänge; 1500mm - nozzle length;
d kr = d kr =
120mm - Durchmesser des kritischen Querschnitts der Düse; 120mm - diameter of the critical cross-section of the nozzle;
D = D =
50µm - mittlerer Tröpfchendurchmesser des Wassers im Luftstrom. 50 microns - mean droplet diameter of the water in the air stream.

Die erhaltenen Ergebnisse bestätigen, daß ein Zweiphasenstrom, dessen Parameter nach den oben genannten Bedingungen gewählt werden, in der gasdynamischen Düse bis zu einer Geschwindigkeit beschleunigt wird, bei der die Reichweite des Gas-Tröpfchen-Strahls 65m beträgt. The results obtained confirm that a two-phase current whose parameters are selected according to the above conditions, is accelerated in the gas-dynamic nozzle up to a speed at which the range of the gas-droplet jet is 65m.

Somit ist die Reichweite des Gas-Tröpfchen-Strahls beim Einsetzen des Erfindungsgegenstandes ungefähr 2,5 Mal größer als die maximale Reichweite eines Flüssigkeitsstrahls bei gleichem Flüssigkeitsverbrauch und gleichem Anfangsdruck. Thus, the range of the gas-droplet jet at the onset of the subject invention about 2.5 times greater than the maximum range of a liquid jet with the same liquid consumption and the same initial pressure.

Die vorliegenden Daten bestätigen die Möglichkeit der Verwirklichung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Erzeugung eines Gas-Tröpfchen-Strahls, sowie der Vorrichtung und der Düse, mit denen das Verfahren verwirklicht wird, und die Möglichkeit des Erreichens der technischen Aufgabe, die im Erhöhen der Reichweite des Gas-Tröpfchen-Strahls besteht. The present data confirm the possibility of realizing the proposed method for generating a gas-droplet jet, as well as the apparatus and the nozzle, with which the method is realized, and the possibility of achieving the technical problem in increasing the range of the gas droplets beam is.

Industrielle Anwendbarkeit industrial applicability

Das Verfahren, die Vorrichtung und die Düse, die zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Gas-Tröpfchen-Strahls vorgesehen sind, können in unterschiedlichen Industriezweigen eingesetzt werden, in denen die Generierung eines Gas-Tröpfchen-Strahls mit großer Reichweite erforderlich ist. The method, the apparatus and the nozzle which are intended for producing the gas-droplet jet of the invention can be used in different branches of industry where the generation of a gas-droplet jet with a large range is required.

Wesentlich effektiver ist der Einsatz der Erfindung in der Feuerlöschtechnik bei der Brandbekämpfung in schwer zugänglichen Feuerherden und Objekten, sowie in der Landwirtschaft beim Bewässern des Bodens. Much more effective is the use of the invention in the fire extinguishing systems for fire fighting in inaccessible fire stoves and objects, as well as in agriculture during watering of the soil.

Bei der Beschreibung der genannten Ausführungsformen der Verwirklichung der Erfindung wurde zur Klarheit konkrete Terminologie verwendet. In the description of the above embodiments of practicing the invention, specific terminology has been used for clarity. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die übliche Terminologie, und es sollte beachtet werden, daß jeder dieser Termini äquivalente Termini einschließt, die zur Lösung derselben Aufgaben verwendet werden. However, the invention is not limited to the usual terminology, and it should be noted that each of these terms include equivalent terms that are used to resolve the same tasks.

Obwohl die vorgeschlagene Erfindung mit Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet klar, daß Änderungen und andere Ausführungsformen vorkommen können, ohne von der Grundidee und dem Erfindungsgegenstand abzuweichen. Although the proposed invention has been described with reference to the preferred embodiment, it is clear to those skilled in the art that modifications and other embodiments can occur without deviating from the basic idea and the subject invention. Diese Änderungen und Ausführungsformen werden als nicht über den Schutzumfang der vorgeschlagenen Erfindung hinausgehend und als in Übereinstimmung mit den vorgeschlagenen Patentansprüchen angesehen. These modifications and embodiments are not considered and on the scope of the proposed invention also going to be in accordance with the proposed claims.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Erzeugung eines Gas-Tröpfchen-Strahls, bei dem ein Gasstrom in einer gasdynamischen Düse beschleunigt wird, ein Dispersionsstrom einer Flüssigkeit in den Gasstrom während seiner Beschleunigung zugeführt wird und der entstandene Zweiphasenstroms in der Düse beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck P am Einlaß der Düse und die relative Konzentration g der Flüssigkeit in dem Zweiphasenstrom nach folgenden Bedingungen gewählt werden: A method for generating a gas-droplet jet, in which a gas stream is accelerated in a gas dynamic nozzle, a dispersion stream is fed to a liquid in the gas stream during its acceleration and the resultant two-phase stream is accelerated in the nozzle, characterized in that the pressure P at the inlet of the nozzle and the relative concentration of the liquid g are chosen in the two-phase current according to the following conditions: P*g ≤ 5,7*10 8 Pa, P * g ≤ 5.7 * 10 8 Pa, P ≥ 5*10 5 Pa, P ≥ 5 * 10 5 Pa, wobei in which g = G f /G g g = G f / G g ; ;
    G f - G f -
    Massendurchsatz der Flüssigkeit; Mass flow rate of the fluid;
    G g - G g -
    Massendurchsatz des Gases. Mass flow rate of the gas.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit Wasser verwendet wird. A method according to claim 1, characterized in that water is used as liquid.
  3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom mit wenigstens einer Turboverdichtervorrichtung erzeugt wird. The method of claims 1 or 2, characterized in that the gas stream with at least one turbocompressor device is generated.
  4. Vorrichtung zur Erzeugung eines Gas-Tröpfchen-Strahls, mit Systemen (1 und 2) für die Zufuhr von Flüssigkeit und Gas und einer gasdynamischen Düse (4), eine Kammer (3) zur Vermischung von Flüssigkeit und Gas aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L eines profilierten Kanals der Düse nach folgender Bedingung gewählt wird: L ≥ 5d kr , wobei d kr der Durchmesser des kritischen Querschnitts der Düse ist. , Device for generating a gas-droplet jet with systems (1 and 2) for the supply of liquid and gas, and a gas-dynamic nozzle (4), a chamber (3) for mixing liquid and gas, characterized in that the length L of a profiled channel of the nozzle is selected according to the following condition: L ≥ 5d kr, where d kr the diameter of the critical cross-section of the nozzle.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse ringförmig ausgebildet ist. Device according to claim 4, characterized in that the nozzle is annular.
  6. Vorrichtung nach Anspüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit Wasser verwendet wird. Device according Anspüchen 4 or 5, characterized in that water is used as liquid.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrsystem wenigstens eine Turboverdichtervorrichtung umfaßt, deren Austrittseinrichtung mit dem Einlaß der gasdynamischen Düse in Verbindung steht. Device according to one of claims 4-6, characterized in that the feed system comprises a turbo-compressor device comprises at least, the outlet means is in communication with the inlet of the gas dynamic nozzle.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Fortbewegungsmittel (6) versehen ist. Device according to claim 7, characterized in that it is provided with a means of locomotion (6).
  9. Düse zur Erzeugung das Gas-Tröpfchen-Strahls, mit einem profilierten Kanal (7) und einer Kammer (3) zur Vermischung von Flüssigkeit und Gas, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L des profilierten Kanals (7) der Düse nach folgender Bedingung gewählt wird: L ≥ 5d kr , wobei: d kr -Durchmesser des kritischen Querschnitts der Düse. Nozzle for producing the gas-droplet jet, with a profiled channel (7) and a chamber (3) for mixing liquid and gas, characterized in that the length L of the profiled channel (7) of the nozzle is selected according to the following condition : L ≥ 5d kr, where d kr -diameter of the critical cross-section of the nozzle.
  10. Düse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ihr profilierter Kanal (7) ringförmig ausgebildet ist. Nozzle according to claim 9, characterized in that its profiled channel is designed ring-shaped (7).
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