RU141430U1

RU141430U1 - EJECTOR

Info

Publication number: RU141430U1
Application number: RU2013146843/06U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Павлович Казаков; Владимир Иванович Дорда
Original assignee: Ищенко Леонид Станиславович
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2014-06-10

Abstract

Эжектор, содержащий коническое сопло для подачи первой текучей среды, сообщенный с соплом и расположенный в его зоне входной патрубок для ввода в эжектор второй текучей среды, отличающийся тем, что входной патрубок установлен за соплом по ходу движения текучих сред, за соплом расположен расширяющийся в сторону указанного движения конус с концентрическими выступами, каждый из которых имеет отрицательный угол наклона по отношению к направлению движения текучих сред, за конусом расположен успокоитель в виде выходной трубы с множеством отверстий в ее стенке и конической оребренной поверхностью на торце, обращенным к конусу, при этом сопло на входе оснащено турбиной тангенциального ввода потока первой текучей среды в рабочую камеру эжектора, а на выходе сопло оснащено выполненным в виде трубчатого наконечника средством регулирования потока смешанных текучих сред жидкости в эжекторе, причем наконечник на его выходе имеет коническую поверхность, расширяющуюся в сторону успокоителя.An ejector comprising a conical nozzle for supplying a first fluid in communication with the nozzle and an inlet pipe located in its area for introducing a second fluid into the ejector, characterized in that the inlet pipe is installed behind the nozzle in the direction of flow of the fluid, expanding to the side of the nozzle of said movement a cone with concentric protrusions, each of which has a negative angle of inclination with respect to the direction of fluid movement, a damper in the form of an outlet pipe with a plurality of holes aperture in its wall and a conical fin surface at the end facing the cone, the nozzle at the inlet equipped with a turbine for tangential inlet of the first fluid flow into the working chamber of the ejector, and at the outlet the nozzle is equipped with a means for controlling the flow of mixed fluid fluids made in the form of a tubular tip in the ejector, and the tip at its exit has a conical surface, expanding towards the damper.

Description

Данное техническое решение относится к области струйной техники и предназначено преимущественно для использования в нефтяной промышленности. Более конкретно техническое решение относится к струйным смесителям и устройствам для перекачки одного потока текучей среды за счет перепада давления и скоростного потока другой текучей среды.This technical solution relates to the field of inkjet technology and is intended primarily for use in the oil industry. More specifically, the technical solution relates to jet mixers and devices for pumping one fluid stream due to pressure drop and high-speed flow of another fluid.

Эжектор может быть использован в системах повышения гомогенности смешиваемых жидкостей, ввода присадок и добавок в топливо при перекачивании его насосами.The ejector can be used in systems for increasing the homogeneity of mixed liquids, introducing additives and additives into the fuel when pumping it.

Известен эжектор, содержащий активное сопло, пассивное сопло, камеру смешения и диффузор (RU 269593 A1, 1992). Данный эжектор имеет сравнительно низкий КПД из-за короткой камеры смешения, имеющей отношение длины камеры смешения к ее диаметру в пределах 1,8-2,4, что не обеспечивает эффективного перемешивания пассивного и активного потоков.A known ejector containing an active nozzle, a passive nozzle, a mixing chamber and a diffuser (RU 269593 A1, 1992). This ejector has a relatively low efficiency due to the short mixing chamber, which has a ratio of the length of the mixing chamber to its diameter in the range of 1.8-2.4, which does not provide effective mixing of the passive and active flows.

Известен эжектор, содержащий активное сопло, камеру смешения с конфузорным и цилиндрическим участками и диффузор (SU 767405, 1980). Этот эжектор не обеспечивает требуемого КПД во всем диапазоне газосодержаний пассивного потока из-за слишком длинной камеры смешения, при отношении длины камеры смешения к ее диаметру, находящемся в пределах 30-32.Known ejector containing an active nozzle, a mixing chamber with confuser and cylindrical sections and a diffuser (SU 767405, 1980). This ejector does not provide the required efficiency in the entire range of gas contents of the passive stream due to the mixing chamber being too long, with the ratio of the length of the mixing chamber to its diameter being in the range of 30-32.

Известен эжектор, содержащий активное сопло, коническую приемную камеру, камеру смешения и диффузор, при этом длина камеры смешения и длину диффузора выбраны из условий: l/d=3-5 и L/d=10-11, где l - длина камеры смешения, L - длина диффузора, а d - диаметр камеры смешения в метрах (RU 2151919 C1, 27.06.2000). В этом техническом решении функция эжектора ограничена перекачкой текучей среды, при этом функции эжектора как смесителя и химического реактора использованы недостаточно, поскольку известный эжектор удаляет жидкости или газ из рабочего пространства и эта его функция характеризуется коэффициентом эжекции n, равнымA known ejector containing an active nozzle, a conical receiving chamber, a mixing chamber and a diffuser, the length of the mixing chamber and the length of the diffuser selected from the conditions: l / d = 3-5 and L / d = 10-11, where l is the length of the mixing chamber , L is the length of the diffuser, and d is the diameter of the mixing chamber in meters (RU 2151919 C1, 06/27/2000). In this technical solution, the function of the ejector is limited by pumping fluid, while the functions of the ejector as a mixer and a chemical reactor are not used enough, since the known ejector removes liquids or gas from the workspace and this function is characterized by an ejection coefficient n equal to

; , где

; where

m₁ - массовый расход активного потока, кг/с;m ₁ - mass flow rate of the active stream, kg / s;

m₂ - массовый расход пассивного потока, кг/с;m ₂ is the mass flow rate of the passive stream, kg / s;

V₁ и V₂ - объемные расходы активного и пассивного потоков, м³/с.V ₁ and V ₂ - volumetric flow rates of active and passive flows, m ³ / s.

При этом производительность и качество смешивания текучих сред известного эжектора не отвечает требованиям уменьшения энергоемкости.Moreover, the performance and quality of mixing fluids of a known ejector does not meet the requirements of reducing energy intensity.

Техническим результатом полезной модели является повышение качественного смешивания текучих сред при большей производительности эжектора и меньшей энергоемкости процесса смешивания.The technical result of the utility model is to improve the quality mixing of fluids with greater ejector performance and lower energy consumption of the mixing process.

На фиг. 1 представлен общий вид эжектора; на фиг. 2 - входной узел эжектора; на фиг. 3 - конус эжектора (область кавитационной обработки потоков текучей среды в эжекторе).In FIG. 1 shows a general view of the ejector; in FIG. 2 - input node of the ejector; in FIG. 3 - ejector cone (region of cavitation processing of fluid flows in the ejector).

Эжектор содержит сопло 1 (фиг. 1) для подачи первой текучей среды, расположенный в зоне действия сопла 1 входной патрубок 2 для ввода в эжектор второй текучей среды, а также расширяющийся в сторону движения текучих сред конус 3, имеющий концентрические выступы с отрицательным углом β наклона по отношению к оси конуса и к направлению протекаемого через эжектор потока текучих сред.The ejector contains a nozzle 1 (Fig. 1) for supplying the first fluid located in the zone of the nozzle 1 inlet pipe 2 for introducing the second fluid into the ejector, as well as a cone 3 expanding in the direction of fluid movement, having concentric protrusions with a negative angle β inclination with respect to the axis of the cone and to the direction of the fluid flow through the ejector.

Эжектор содержит коническую оребренную поверхность 4, выполненную на торцевой части выходной трубы 5, имеющей приемник потока, выполненный в виде множества отверстий 6, выполненных в стенке трубы 5, которая кроме своих основных функций, выполняет функцию успокоителя.The ejector contains a conical finned surface 4 made on the end part of the outlet pipe 5 having a flow receiver made in the form of a plurality of holes 6 made in the wall of the pipe 5, which, in addition to its main functions, serves as a damper.

Под упомянутым отрицательным углом наклона (фиг. 3) в данном описании имеется в виду угол 13 между гранью каждого выступа конуса 3 и его продольной осью.Under the mentioned negative angle (Fig. 3) in this description refers to the angle 13 between the face of each protrusion of the cone 3 and its longitudinal axis.

Сопло 1 эжектора имеет формирователь кавитационных потоков, представляющий собой турбину 7 (фиг. 2) для тангенциального ввода потока первой текучей среды в рабочую камеру, причем корпус 8 сопла 1 имеет регулируемый наконечник 10 для подбора эжекционных параметров эжектора. Наконечник является съемным, регулировка осуществляется путем подбора проходного сечения наконечника.The ejector nozzle 1 has a cavitational flow generator, which is a turbine 7 (Fig. 2) for tangentially introducing the first fluid flow into the working chamber, the nozzle housing 8 having an adjustable tip 10 for selecting ejector parameters. The tip is removable, adjustment is carried out by selecting the passage section of the tip.

Сопло 1 с наконечником 10 является средством управления кавитационным потоком в эжекторе, регулирующим тангенциальное движение обрабатываемого потока текучей среды. Регулируемый наконечник 10 выполнен в виде резьбовой удлиняющей вставки, ввинченной в отверстие корпуса 8 и закрепленной стопорной гайкой 9. Наконечник 10 имеет канал 11, на выходе которого имеется коническая расширяющаяся в сторону движения текучей среды поверхность 12 в виде фаски.The nozzle 1 with the tip 10 is a means of controlling the cavitation flow in the ejector, regulating the tangential movement of the processed fluid stream. The adjustable tip 10 is made in the form of a threaded extension insert screwed into the opening of the housing 8 and secured by a lock nut 9. The tip 10 has a channel 11, at the outlet of which there is a conical surface 12 extending in the direction of the fluid movement in the form of a bevel.

Вышеупомянутая оребренная поверхность 4 образует собой ребристый конус в пределах 5-60° для обеспечения регулировки первого потока 13 текучей среды и второго потока 14 текучей среды путем распыления первого потока 13 текучей среды в эжекторе, всасывания второго потока текучей среды и его смешивания с первым потоком 13 среды. Сопло 1 имеет широкую полость 15 (фиг. 1), в которую текучая среда подается с большой скоростью под давлением в 7-20 атм., а в канале 11 скорость текучей среды значительно возрастает.The aforementioned finned surface 4 forms a ribbed cone in the range of 5-60 ° to allow adjustment of the first fluid stream 13 and the second fluid stream 14 by spraying the first fluid stream 13 in an ejector, suctioning the second fluid stream and mixing it with the first stream 13 Wednesday. The nozzle 1 has a wide cavity 15 (Fig. 1), into which the fluid is supplied at high speed under a pressure of 7-20 atm., And in the channel 11 the speed of the fluid increases significantly.

Работает эжектор следующим образом. Суммарный жидкостной поток (включающий первый поток 13 (фиг. 1) и второй поток 14 текучей среды) в режиме смешивания поступает в полость 15 эжектора и попадает в расширяющийся конус 3, имеющий концентрические выступы с отрицательным углом β наклона по отношению к продольной оси конуса 3. Благодаря указанным отрицательным углам β на остроконечных частях концентрических выступов конуса 3 (фиг. 3) происходит перепад давления, вызывающий кавитацию указанного жидкостного потока. Часть этого потока проходит по оребренной поверхности 4 трубы 5 и вызывает кавитацию этой части потока перед ее вводом в трубу 5. Образующаяся гидродинамическая кавитация каждой жидкой среды возникает в тех участках, где давление понижается до критического уровня. Наличие в жидкости пузырьков газа или пара с потоком жидкости при перемещении его в область давления меньше критического, обеспечивает возможность неограниченного роста пузырьков газа или пара. При переходе пузырьков в зону пониженного давления их рост прекращается и они начинают уменьшаться. Меняя режим работы эжектора можно добиться достаточно большого объема газа, где при достижении минимального размера кавитационных пузырьков они восстанавливаются и совершают несколько циклов затухающих колебаний, а при малом количестве пузырьков они схлопываются полностью в первом цикле.The ejector works as follows. The total liquid stream (including the first stream 13 (Fig. 1) and the second stream 14 of the fluid) in the mixing mode enters the cavity 15 of the ejector and enters the expanding cone 3 having concentric protrusions with a negative angle β of inclination with respect to the longitudinal axis of the cone 3 Due to the indicated negative angles β, a pressure drop occurs on the pointed parts of the concentric protrusions of the cone 3 (FIG. 3), causing cavitation of said fluid stream. A part of this flow passes along the finned surface 4 of the pipe 5 and causes cavitation of this part of the flow before it is introduced into the pipe 5. The resulting hydrodynamic cavitation of each liquid medium occurs in those areas where the pressure drops to a critical level. The presence in the liquid of gas or vapor bubbles with the fluid flow when moving it into the pressure region is less than critical, allows unlimited growth of gas or vapor bubbles. When the bubbles move into the zone of low pressure, their growth stops and they begin to decrease. By changing the operation mode of the ejector, it is possible to achieve a sufficiently large volume of gas, where when the minimum size of cavitation bubbles is reached, they are restored and perform several cycles of damped oscillations, and with a small number of bubbles they collapse completely in the first cycle.

Таким образом, вблизи обтекаемого тела создается кавитационная зона, заполненная движущимися пузырьками. Сокращение кавитационного пузырька происходит с большой скоростью и сопровождается звуковым импульсом, тем более сильным, чем меньше газа содержит пузырек. Если степень развития кавитации такова, что возникает и схлопывается множество пузырьков, то явление сопровождается сильным шумом со сплошным спектром от несколько сотен герц до сотен килогерц. Спектр расширяется в область низких частот по мере увеличения максимального радиуса пузырьков. Увеличение скорости потока жидкости после начала кавитации влечет за собой быстрое возрастание числа развивающихся пузырьков, вслед за этим происходит их объединение в общую кавитациверну. Затем течение потока жидкости переходит в струйное. Для тел, имеющих низкую обтекаемость, например для тел, обладающих острыми кромками, формирование струйного вида кавитации происходит более интенсивно.Thus, near the streamlined body, a cavitation zone is created, filled with moving bubbles. The contraction of the cavitation bubble occurs at a high speed and is accompanied by a sound pulse, the stronger, the less gas the bubble contains. If the degree of cavitation development is such that many bubbles arise and collapses, then the phenomenon is accompanied by strong noise with a continuous spectrum from several hundred hertz to hundreds of kilohertz. The spectrum expands to the low frequency region as the maximum bubble radius increases. An increase in the fluid flow rate after the onset of cavitation entails a rapid increase in the number of developing bubbles, after which they are combined into a common cavitation tank. Then the flow of fluid flows into the jet. For bodies with low streamlining, for example, for bodies with sharp edges, the formation of a jet type of cavitation occurs more intensively.

Все вышеуказанные процессы достигаются работой эжектора, что значительно повышает эффективность его работы и характеризует его в качестве струйно-кавитационного эжектора. При работе такого эжектора получают высокие параметры гомогенности смешиваемых потоков текучих сред, при этом существенно снижается энергоемкость качественного процесса смешивания потоков, а производительность эжектора повышается.All the above processes are achieved by the operation of the ejector, which significantly increases the efficiency of its work and characterizes it as a jet-cavitation ejector. When operating such an ejector, high homogeneity parameters of the mixed fluid flows are obtained, while the energy intensity of the high-quality process of mixing the flows is significantly reduced, and the performance of the ejector increases.

Claims

An ejector comprising a conical nozzle for supplying a first fluid in communication with the nozzle and an inlet pipe located in its area for introducing a second fluid into the ejector, characterized in that the inlet pipe is installed behind the nozzle in the direction of flow of the fluid, expanding to the side of the nozzle of said movement a cone with concentric protrusions, each of which has a negative angle of inclination with respect to the direction of fluid movement, a damper in the form of an outlet pipe with a plurality of holes aperture in its wall and a conical fin surface at the end facing the cone, the nozzle at the inlet equipped with a turbine for tangential inlet of the first fluid flow into the working chamber of the ejector, and at the outlet the nozzle is equipped with a means for controlling the flow of mixed fluid fluids made in the form of a tubular tip in the ejector, and the tip at its exit has a conical surface, expanding towards the damper.