RU1794204C - Струйный аппарат дл перекачки газосодержащей жидкости - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : активное сопло и камера смещени  образуют единый сужающийс  канал. Проточна  часть патрубка 2 подвода газосодержащей жидкости выполнена в виде системы последовательных кон- фузорных участков, узел сепарации - в виде элементов, размещенных на выходе с йоз- можностью формировани  вихревых зон между участками, газоотвод щий тракт - в виде перепускных магистралей, сообщающих центральные области вихревых зон с проточной частью канала. Площадь входного сечений каждого предыдущего конфузор- ного участка меньше площади входного сечени  последнего. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к энергетике и гидравлике и может быть использовано в процессах отделени  газообразных сред от жидкости в машиностроительной, химической , пищевой промышленности и других отрасл х хоз йства.

Известен струйный аппарат дл  перекачки газосодержащей жидкости, содержащий активное сопло и патрубок подвода газосодержащей жидкости.

Недостатком известного устройства  в л етс  низка  эффективность отделени  газа . .. . ...

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  струйный аппарат дл  перекачки газосодержащей жидкости, прин тый за прототип, содержащий активное сопло, патрубок подвода газосодержащей жидкости с узлом сепарации и газоотвод щий тракт.

Недостатки прототипа следующие:

1) недостаточна  степень отделени ;

2) большие гидравлические потери в проточной части;/

3) невозможность одновременного смешени  отделенного газа с другими агентами (Жидкостью или газом);

4) значительна  дол  капельной жидкости в отсепарированном газе.

Причины недостатков - отсутствие в потоке зон пониженного давлени , охватывающих не только периферию, но и  дро потока, а также средств дл  отбора газовой фазы из  дра (середины) вихревых зон.

Цель изобретени  состоит в интенсификации процесса выделени  и сепарации газа , .содержащегос  в жидкости как в свободнрм, так и растворенном состо нии.

Дл  этого в струйном аппарате, содержащем активное сопло, патрубок подвода газосодержащей жидкости с узлом сепарации и газоотвод щий тракт, активное сопло и камера смешени  образуют единый сужающийс  канал, проточна  часть патрубка подвода газосодержащей жидкости выполнена в виде системы последовательных кон- фузорных участков, узел сепарации - в виде вихреобразующих элементов, размещенных на выходе из них с возможностью фор (Л

С

|

ю

4 ND О

СО

миррвани  вихревых зон между участками. а газоотвод щий тракт - в виде перепускных магистралей, сообщающих центральные области вихревых зон с проточной частью канала, при этом площадь выходно- то сечени  каждого предыдущего конфузор- ного участка меньше площади входного сечени  последующего.

Основной технический результат, достигаемый при использовании указанной совокупности признаков, достаточных во всех случа х, на которые распростран етс  испрашиваемый объем правовой охраны, состоит в увеличении степени отделени  газа (интенсивна  дегазаци ), при незначи- тельных гидравлических потер х, обеспечиваемых плавностью профилей, наличием развитой площади поверхности t дегазации вихревых зон. Кроме того, центральна  область каждой последующей вих- ревой зоны может быть сообщена с участком сужающегос  канала с поперечным сечением, меньшим поперечного сечени  участка канала, сообщенного с центральной областью предыдущей вихревой Зоны. . -.

Такое выполнение обеспечивает раздельный отбор разных компонентов газовой фазы, имеющих разные термобарические услови  выделени . Ак- тивноесоплои камера смешени  могут быть выполнены в виде обечайки, по меньшей мере частично охватывающей патрубок подвода газосодержащей жидкости с образова

н ием сужающегос  канала между

внутренней поверхностью обечайки и наружной поверхностью патрубка. За счет такого выполнени  уменьшаютс  габариты и упрощаетс  конструкци  устройства.

Помимо этого на внутренней поверхно- сти патрубка подвода газосодержащей жидкости могут быть выполнены пилообразные кольцевые выступы с острыми кромками на вершинах, смещенными к краю каждого из выступов в сторону выхода патрубка, при этом вихреобразующие элементы образованы острыми кромками, а конфузорные участки - част ми выступов, расположенных относительно вершин со стороны входа в патрубок. Установлено, что таким образом интенсифицируетс  вихреобразование и при минимальных габаритах устройства.

Остра  кромка может быть выполнена кольцевой, а поверхность каждого выступа,

примыкающа  к кромке со стороны выхода патрубка, вогнута в сторону его входа с образованием кольцевой торообразной выемки в теле выступа, примыкающей к острой кромке. При данном варианте обеспечивав ютс  наибольша  длина кромки, усиление

5

5 0 5

0

5

0 5 0

5

сепарации газа и снижение гидравлических потерь. Одновременно обеспечиваетс  укрупнение капель жидкости, попавших в зону газовой фазы.

Аппарат может быть снабжен полым центральным телом, размещенным с зазором в патрубке.подвода газосодержащей жидкости, с кольцевыми выступами на наружной поверхности и острыми- кромками на вершинах, смещенными к краю каждого из выступов в сторону выхода патрубка и образующими дополнительные вихреобразующие элементы с возможностью форми ровани  вблизи острых кромок дополнительных вихревых зон, при этом внутренн   полость центрального тела сообщена с проточной частью сужающегос  канала и с центральными област ми дополнительных вихревых зон. Такое выполнение аппарата существенно увеличивает прот жённость и объем зон вихреобразовэни , интенсифицируютс  процессы сепарации, а также предотвращаетс  образование газового шнура в центральной части патрубка. При этом поверхность каждого выступа, на центральном теле, примыкающа  к рстрой кромке со стороны выхода из патрубка подвода газосодержащей жидкости, может быть вогнута в сторону его входа с образованием торообразной выемки в теле выступа , прилегающей к его острой кромке, центральное тело расположено соосно патрубку , а вихреобразующие элементы на патрубке и центральном теле размещены напротив друг друга.

Как указывалось выше, таким образом достигаетс  усиление сепарации газа, снижение потерь давлени  и уноса капельной жидкости отсепарированным газом.

На чертеже приведена схема предлагаемого струйного аппарата.

Струйный аппарат содержит активное сопло 1 и камеру 2 смещени , образующие единый сужающийс  канал 3, патрубок 4 подвода газосодержащей среды с узлом се: парации и газоотвод щий тракт (позицией не обозначены). Проточна  часть патрубка 4 подвода газосодержащей жидкости выполнена в виде системы последовательных кон- фузорных участков 5, 6, причем площадь выходного сечени  fi каждого предыдущего конфузорного участка 5 меньше площади f2 входного сечени  последующего конфузорного участка 6. Узел сепарации выполнен в виде вихреобразующих элементов 7, размещенных на выходе из участков 5 и 6 с возможностью формировани  вихревых зон &и 9 между участками 5 и 6, а газоотвод щий тракт - в виде перепускных магистралей 10 и 11, сообщающих центральные области

вихревых зон 8 и 9 с проточной частью канала 3.

Центральна  область каждой последую- щей вихревой зоны 9 сообщена с участком сужающегос  канала 3 с поперечным сечением , меньшим поперечного сечени  участка канала 3, сообщенного с центральной областью предыдущей вихревой зоны 8.

Активное сопло 1 и камера 2 смешени  могут быть выполнены в виде обечайки 12, по меньшей мере частично охватывающей патрубок 4 подвода газоеодержащей жидкости с образованием сужающегос  канала 3 между внутренней поверхностью обечайки 12 и наружной поверхностью патрубка 4.

На внутренней поверхности патрубка.4 могут быть выполнены пилообразные кольцевые выступы 13с острыми кромками 14 на вершинах, смещенными к краю каждого из выступов 13 в сторону выхода патрубка 4, при этом вихреобразующие элементы 7 бразованы острыми кромками 14, а конфу- орные участки 5 и 6 - част ми выступов 13, расположенных относительно вершин со тороны входа в патрубок 4.

Остра  кромка 14 может быть выполнена кольцевой, а поверхность каждого выступа 13, примыкающа  к кромке 14 со стороны выхода патрубка 4, вогнута в сторону его входа с образованием кольцевой торооб- разной выемки 15 в теле выступа 13,примыкающей к острой кромке 14.

Аппарат может быть снабжен полым центральным телом 16, размещенным с зазором в патрубке 4 подвода газоеодержащей жидкости, с кольцевыми выступами 17 на наружной поверхности и острыми кромами 18 на вершинах, смещенными к краю каждого из выступов 17 в сторону выхода атрубка 4 и образующими дополнительные вихреобразующие элементы с возможнотью формировани  вблизи острых кромок 18 дополнительных вихревых зон 19. при том внутренн   полость 20 центрального ела 16 сообщена с проточной частью сужающегос  канала 3 и с центральными област ми дополнительных вихревых зон 19.

Поверхность каждого выступа 17 на центральном теле 16, примыкающа  к ост- рой кромке 18 со стороны выхода из патрубка 4 подвода газоеодержащей жидкости, вогнута в сторону его входа с образованием орообразной выемки 21 в теле выступа 17, прилегающей к его острой кромке 18, центральное тело 16 расположено соосно патрубку 4, а вихреобразующие элементы 7 и

18 на патрубке 4 и центральном теле 16 размещены напротив друг друга.

Предлагаемый струйный аппарат работает следующим образом. 5Активна  среда под давлением подаетс  от источника через активное сопло 1 в камеру 2 смешени . В сужающемс  канале 3 давление активной среды уменьшаетс  по направлению к выходу. Одновременно в

0 патрубок 4 подаетс  газосодержаща  жидкость , котора  протекает через систему кон- фузорных участков 5 и 6, последовательно обтека  вихреобразующие элементы 7. За каждым из этих элементов образуетс  вих5 рева  зона 8 или 9, где давление понижаетс . В эти зоны диффундирует растворенный газ,парова  фаза, а также поступают уже образовавшиес  или наход щиес  в потоке пузырьки свободного газа. Из вихревых зон

0 8 и 9 свободна  газова  фаза по перепускным магистрал м 10 и 11 отсасываетс  в сужающийс  канал 3. За вленное соотношение площадей f i и f2 обеспечивает сохранение вихревых зон в широком диапазоне

5 режимов работы аппарата.

Смесь активной среды откаченным свободным газом отводитс  из камеры 2 смещени  и утилизируетс .

При сообщении вихревых зон с участка0 ми канала 3 с уменьшающимс  поперечным сечением обеспечиваетс  снижение давлени  в вихревых зонах в направлении потока, что обеспечивает раздельный отбор разных по свойствам компонентов газовой фазы.

5Наличие пилообразных выступов 13 обеспечивает формирование потока с минимальными потер ми, кольцевые острые кромки 4 - усиление вихреобразовани  и интенсификацию сепарации газа.

0

Наличие в полости патрубка 4 центрального тела с профилированной поверхностью позвол ет создать систему концентричных кольцевых (торообразных)

5 вихревых зон, обеспечивающих практически полное удаление газа из жидкости, как за счет увеличени  их количества, так и за счет обеспечени  оптимальной конфигурации .

0 Экспериментальное испытание макета за вленного устройства показало, что по сравнению с лучшим из известных устройств аналогичного назначени  было достигнуто повышение степени отделени 

5 газа на 30% при снижении гидравлических потерь на 6-11%.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и  

Claims (7)

1. Струйный аппарат дл  перекачки га- зосодержащей жидкости, содержащий активное сопло, патрубок подвода газосодержащей жидкости с узлом сепарации , и газоотвод щий тракт, отличающийс  тем, что активное сопло и камера смещени  образуют единый сужающийс  канал, проточна  часть патрубка подвода газосодержащей жидкости выполнена в виде системы последовательных конфузорных участков, узел сепарации - в виде вихреобразующих элементов, размещенных на выходе из них с возможностью формировани  вихревых зон между участками, а газоотвод щий тракт - в виде перепускных магистралей, сообщающих центральные области вихревых зон с проточной частью канала, при этом площадь выходного сечени  каждого предыдущего конфузорного участка меньше площади входного сечени  последующего.

2. Аппарат по п. 1,отличающийс  тем, что центральна  область каждой последующей вихревой зоны сообщена с участком сужающегос  канала с поперечным сечением, меньшим поперечного сечени  участка канала, сообщенного с центральной областью предыдущей вихревой зоны.

3. Аппарат по п.2, отличаю щи и с   тем, что активное сопло и камера смешени  выполнены в виде обечайки, по меньшей мере частично охватывающей патрубок подвода газосодержащёй жидкости с образова- нием сужающегос  канала между внутренней поверхностью обечайки и наружной поверхностью патрубка.

4. Аппарат по п. 1, или 2, или 3, о т л и- ч а ю щ и и с   тем, что на внутренней поверхности патрубка подвода газосодержащей жидкости выполнены пилообразные кольцевые выступы с острыми кромками на вершинах, смещенными к

краю каждого из выступов в сторону пыхода патрубка, при этом вихреобразующие элементы образованы острыми кромками, а конфузорные участки - част ми выступов,

расположенных относительно вершин со стороны входа в патрубок.

5. Аппарат по п.4, отличающийс  тем, что остра  кромка выполнена кольцевой , а поверхность каждого выступа, примыкзюща .  к кромке со стороны выхода патрубка, вогнута в сторону его входа с образованием кольцевой торообразной выемки в теле выступа, примыкающей к острой кромке,

6, Аппарат по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что он снабжен полым центральным телом, размещенным с зазором в патрубке подвода газосодержащей жидкости, с кольцевыми выступами на

наружной поверхности и острыми кромками на вершинах, смещенными к краю каждого из выступов в сторону выхода патрубка и образующими дополнительные вихреобразующие элементы с возможностью формировани  вблизи острых кромок дополнительных вихревых зон, при этом внутренн   полость центрального тела сообщена с проточной частью сужающегос  канала и с центральными област ми дополнительных вихревых зон.

7. Аппарат по п.6, отличающийс  тем, что поверхность каждого выступа на центральном теле, примыкающа  к острой

кромке со стороны выхода из патрубка подвода газосодержащей жидкости, вогнута в сторону его входа с образованием торообразной выемки в теле выступа, прилегающей к его острой кромке, центральное тело

расположено соосно с патрубком, а вихреобразующие элементы на патрубке и центральном теле размещены напротив друг Друга.