RU2033840C1 - Устройство для дегазации жидкости - Google Patents
Устройство для дегазации жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2033840C1 RU2033840C1 SU4858870A RU2033840C1 RU 2033840 C1 RU2033840 C1 RU 2033840C1 SU 4858870 A SU4858870 A SU 4858870A RU 2033840 C1 RU2033840 C1 RU 2033840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diameter
- partition
- intakes
- intake
- branch pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Устройство включает лопастный насос, в патрубке ввода которого установлен шнек. Оно снабжено равномерно установленными по окружности патрубка ввода перед шнеком коническими заборниками газа, которые расположены в плоскости, перпендикулярной оси вращения насоса, с осями, параллельными касательным к окружности патрубка в месте установки заборников. Наибольший диаметр заборника равен 0,084 - 0,09 диаметра шнека, расстояние от края наибольшего диаметра заборника до шнека и до стенок патрубка равно 0,02 - 0,025 диаметра шнека. Устройство снабжено сборным коллектором, отводящими трубками, соединяющими заборники и сборный коллектор, и перегородкой в виде усеченного конуса, установленной в патрубке перед заборниками. Меньшее основание перегородки направлено в сторону заборников, ось симметрии перегородки совпадает с осью патрубка, больший диаметр перегородки равен внутреннему диаметру патрубка, плоскость меньшего диаметра перегородки расположена на расстоянии 0,1 - 0,115 диаметра шнека от стенки патрубка, а расстояние от плоскости меньшего диаметра перегородки до плоскости осей заборников равно 0,072 - 0,100 диаметра шнека. 2 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к насосотроению, может быть использовано для любых лопастных насосов, перекачивающих аэрированные жидкости.
Лопастные насосы надежно работают на чистой жидкости или на жидкости, незначительно аэрированной, где объем газа на входе в насос при частоте вращения меньше 820-1030 1/с составляет 5-10% от объема перекачиваемой жидкости. Увеличение степени аэрации до величины, превышающей допустимую, приводит к срыву в работе насоса. Для обеспечения его работоспособности необходимо снизить степень аэрации потока перед насосом.
Для деаэрации жидкости на входе в насос устанавливаются специальные отводящие газ устройства. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для дегазации жидкости, включающее лопастной насос, в патрубке ввода которого установлен шнек [1] В таком устройстве исключены дополнительные затраты энергии на закрутку потока на режимах с развитыми обратными токами, и газ из потока удаляется до осевого колеса. Однако эффективность устройства невелика, так как его опробование показало, что через полый заборник, установленный в центре газожидкостного потока, удаляется газожидкостная смесь с очень большим (до 25%) количеством рабочей жидкости, причем эти потери существенно возрастают с уменьшением интенсивности обратных токов.
Целью изобретения является увеличение эффективности деаэрации потока жидкости на всех режимах работы насоса с обратными токами на его входе.
Цель достигается тем, что на входном патрубке лопастного насоса, работающего на режимах с обратными токами, в зоне скопления газовых включений в периферийной части потока создают застойные зоны, из которых производится отсос газа. Для этого в застойной зоне в плоскости, перпендикулярной оси вращения насоса, устанавливаются конические заборники газа с осями симметрии, параллельными касательным к окружности патрубка в месте установки заборников, наибольший диаметр заборника равен 0,084-0,09 диаметра шнека и уменьшается в направлении против вращения ротора, расстояние от края наибольшего диаметра заборника до шнека и до стенок патрубка равно 0,02-0,025 диаметра шнека, при этом устройство снабжено сборным коллектором и отводящими трубками, соединяющими заборники и сборный коллектор, и перегородкой в виде усеченного конуса, установленной в патрубке перед заборниками, меньшее основание перегородки расположено ближе к заборникам, ось симметрии перегородки совпадает с осью патрубка, больший диаметр перегородки равен внутреннему диаметру патрубка, плоскость меньшего диаметра перегородки расположена на расстоянии 0,1-0,115 диаметра шнека от степени патрубка, и расстояние от плоскости меньшего диаметра перегородки до плоскости осей заборников равно 0,072-0,1 диаметра шнека.
На фиг.1 представлено предлагаемое устройство; на фиг.2 вид А на фиг.1.
На фиг.1, 2 обозначены: 1 конические заборники, расположенные в плоскости, перпендикулярной оси вращения насоса; 2 шнековое колесо шнекоцентробежного насоса; 3 отводящие трубки; 4 сборный коллектор; 5 перегородка в виде усеченного конуса
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При работе шнекоцентробежного насоса на разных по расходу режимах существуют такие, при которых часть жидкости у периферии шнека выбрасывается навстречу основному потоку Qн на расстояние lo. Затем эта часть жидкости, называемая обратным током, поворачивает на 180о и снова идет на вход в насос в направлении основного потока. Наличие и интенсивность обратных токов характеризуются величиной расходного параметра
q ,
где tg βп тангенс угла входа потока на лопатки на данном режиме;
tg βл тангенс угла установки лопатки.
q ,
где tg βп тангенс угла входа потока на лопатки на данном режиме;
tg βл тангенс угла установки лопатки.
При q, близком к нулю, интенсивность обратных токов максимальна, с ростом q она уменьшается и при q ≈ 0,5 обратные токи практически пропадают.
Работа шнекоцентробежного насоса на режимах с обратными токами является распространенной, так как приводит к улучшению кавитационных качеств насоса.
Как показали визуальные наблюдения, зона обратных токов имеет вихревую структуру, составляя единое целое с вихревыми системами потока на входе в шнек. Газ, находящийся в газожидкостном потоке, при входе в шнековое колесо активно концентрируется в вихревых системах и выбрасывается в зону обратных токов, где концентрация газа оказывается в несколько раз выше, чем во входном потоке насоса Qн. Основной поток Qн, занимающий перед насосом все сечение, перед входом в шнек вынужден обтекать образовавшиеся обратные токи, проходное сечение как бы сужается. Кроме осевой скорости, частицы жидкости в зоне обратных токов имеют и большую окружную скорость, т.е. вся зона обратных токов вращается в направлении вращения колеса. При этом, если осевая скорость составляет 1-1,5 м/с, то при оборотах насоса n=4000 об/мин и диаметре шнека Dш=100 мм окружная скорость в зоне обратных токов U ≈18 м/с.
Таким образом у периферии шнека имеет место сильно аэрированный поток жидкости, вращающейся со значительной скоростью практически в окружном направлении.
Проведенные исследования показывают, что если создать во вращающемся слое обратных токов застойные зоны, в которых возникают локальные области разрежения, то свободные газовые включения из движущегося газонасыщенного вихревого слоя концентрируются в застойных зонах, из которых возможно произвести их отсос. С целью создания таких застойных зон в газонасыщенный поток на периферии шнека установлены конические заборники 1, которые обтекаются потоком от меньшего диаметра к большему, причем ось заборника параллельна касательной к окружности трубопровода в месте установки заборника. При обтекании заборника 1 потоком за его большим диаметром образуется каверна К, заполненная газом из потока. Газ по трубкам 3, соединяющим заборники с коллектором 4, попадает в этот коллектор, оттуда в сборную емкость, где создается давление более низкое, чем в потоке.
Удаление газа из каверны немедленно компенсируется поступлением на его место новых порций из потока, процесс становится непрерывным, что и обеспечивает снижение газонасыщенности жидкости.
Газовые включения, имеющиеся в потоке Qн, попадая на вход шнекового колеса 2, захватываются имеющимися в шнековом колесе вихревыми системами и обратными токами выносятся из шнека на периферию трубопровода в кольцевую вращающуюся зону, в которой газосодержание существенно превышает газосодержание основного потока Qн.
При обтекании заборников 1 обратными токами в окружном направлении за большим диаметром конического заборника образуется застойная зона каверна К. В эту каверну и попадает газ из зоны обратных токов, а из каверны К по трубкам 3 эвакуируется в коллектор 4, откуда и удаляется.
Предлагаемое устройство предназначено для одной из разработанных систем топливоподачи. Геометрические соотношения были получены опытным путем при оптимизации его характеристик в условиях функционирования в широком диапазоне расходного параметра q и высокого уровня газонасыщенности компонента.
Газонасыщенный слой жидкости располагается по периферии входного трубопровода. Именно в этой зоне равномерно по окружности и располагаются служащие для отбора газа полые заборники, ориентированные в потоке таким образом, что за ними образуются области разрежения. Эксперименты показали, что при одинаковой скорости потока и степени его аэрации максимальное количество газа можно сконцентрировать в застойных зонах и с меньшим количеством жидкости отобрать из потока при увеличении диаметра заборника при более равномерном обтекании заборника со всех сторон. Заборник, установленный вплотную у стенки входного патрубка, где затруднено обтекание верхней части заборника, удаляет на 20-25% меньше газа, чем заборник, несколько удаленный от стенки. Удаление заборника от шнека также приводит к уменьшению количества отсасываемого газа.
Для определения оптимального диаметра заборника и расстояния его от стенки трубопровода были проведены эксперименты с одиночным заборником, выполненным из тонкостенной трубки диаметром 2 мм (толщина стенки 0,1 мм), которая могла перемещаться по радиусу трубопровода. При каждом положении заборника измерялось количество удаляемого через него газа и жидкости, при этом насос работал на следующем режиме:
n=4000 об/мин; Рвх=1,6 кг/см2; q=0,328; δвх=9%
При заглублении заборника на 12 мм (дальнейшее заглубление не проводили из-за опасности касания с вращающимся шнеком) максимальное количество удаляемого газа оказалось при l2=7,7 мм 0,077 равным 11,5 см3/с. Вблизи стенки удаляется существенно меньше газа, чем в глубине обратных токов. Непосредственно у стенки 0,6 и лишь при = 0,02-0,025 составляет 0,8-0,85 от максимального. Можно определить также толщину зоны, где желательно располагать заборники. Приняв, что отбираемый расход не должен быть менее 0,8-0,85 от максимального, получают толщину оптимальной зоны
= 0,11-(0,02-0,025) 0,085-0,09 нижняя граница которой с учетом расстояния от стенки составляет (0,02-0,025)+(0,085-0,09)=0,1-0,115.
n=4000 об/мин; Рвх=1,6 кг/см2; q=0,328; δвх=9%
При заглублении заборника на 12 мм (дальнейшее заглубление не проводили из-за опасности касания с вращающимся шнеком) максимальное количество удаляемого газа оказалось при l2=7,7 мм 0,077 равным 11,5 см3/с. Вблизи стенки удаляется существенно меньше газа, чем в глубине обратных токов. Непосредственно у стенки 0,6 и лишь при = 0,02-0,025 составляет 0,8-0,85 от максимального. Можно определить также толщину зоны, где желательно располагать заборники. Приняв, что отбираемый расход не должен быть менее 0,8-0,85 от максимального, получают толщину оптимальной зоны
= 0,11-(0,02-0,025) 0,085-0,09 нижняя граница которой с учетом расстояния от стенки составляет (0,02-0,025)+(0,085-0,09)=0,1-0,115.
При том же режиме работы насоса были проведены аналогичные эксперименты по заглублению конического заборника диаметром 8,5 мм. Как и для двухмиллиметрового заборника в непосредственной близости от стенки количество удаляемого газа существенно меньше максимального и равно 0,85Qгmax также при 0,02. Очевидно, что это в обоих случаях связано с ухудшением обтекания заборника у стенки.
Сравнение результатов испытаний с заборниками D=2 и 8,5 мм позволяет определить оптимальный диаметр заборника.
В табл.1 представлены результаты такого сравнения. Видно, что при увеличении диаметра заборника в 4,25 раза количество удаляемой жидкости возросло примерно в том же соотношении (5,35), а количество удаляемого газа увеличилось в 15,4 раза, т.е. пропорционально квадрату отношения диаметров, а соотношение отбираемых компонентов увеличилось почти в 3 раза. Таким образом для деаэрации потока более благоприятным оказывается установка заборников большого диаметра. Определена оптимальная толщина слоя для расположения заборников = 0,085-0,09. Очевидно, что диаметр заборника должен быть равен толщине этого слоя, т.е. =0,085-0,09. Такой выбор диаметра заборника подтверждается и экспериментами с заборником D=8,5 мм. При максимальном количестве отобранного газа = 0,03= 0,03 нижний край заборника находится от стенки на расстоянии
+= 0,03 + 0,085 0,115
Дальнейшее увеличение ведет к снижению Qг. Нижняя граница оптимальной зоны примерно на 20% шире толщины расчетной зоны обратных токов, т.е. оптимальная толщина зоны обратных токов захватывает частично участок с противоположным направлением осевых скоростей, где, как показали визуальные наблюдения, сконцентрировано много газа. Дальнейшее заглубление заборника приводит к проникновению в активный поток, где количество газа существенно меньше. Потому выбрана относительная величина диаметра заборника
= 0,085-0,09
Для определения оптимального расстояния проводили эксперименты с заборником D=8,5 мм, отодвигая его от шнека изменением толщины прокладки S1. Первоначально заборник установили на расстоянии , аналогично , исходя из необходимости хорошего обтекания заборника и исключения касания его о шнек. Испытания проводили при q=0,328 и q=0,43. При удалении от шнека количество отбираемого газа убывает, причем тем быстрее, чем меньше интенсивность обратных токов (т. е. чем больше q). Поэтому в заявке величина расстояния выбрана равной
= = 0,02-0,025
Размеры заборников, выбранные указанным способом для средней величины q= 0,3, обеспечивают улучшение газоотделения и при q<0,3, так как уменьшение q увеличивает интенсивность обратных токов, расширяет толщину слоя обратных токов и количество накопленного в нем газа. При q>0,3 и толщина слоя, и количество газа постепенно уменьшаются, заборник может частично выйти из зоны обратных токов, газоотделение уменьшается. Для интенсификации обратных токов, а следовательно, и улучшения газоотделения на режимах q>0,3, вводится коническая перегородка. Кроме улучшения газоотделения коническая перегородка устраняет полностью возможные кавитационные колебания в насосе и в зависимости от диаметра конуса, т.е. от размера , можно улучшить или ухудшить энергетические характеристики насоса. Чтобы избежать возможного ухудшения характеристик, размер выбран таким образом, чтобы конус не был заглублен в поток больше, чем заборники, т.е.
+= 0,03 + 0,085 0,115
Дальнейшее увеличение ведет к снижению Qг. Нижняя граница оптимальной зоны примерно на 20% шире толщины расчетной зоны обратных токов, т.е. оптимальная толщина зоны обратных токов захватывает частично участок с противоположным направлением осевых скоростей, где, как показали визуальные наблюдения, сконцентрировано много газа. Дальнейшее заглубление заборника приводит к проникновению в активный поток, где количество газа существенно меньше. Потому выбрана относительная величина диаметра заборника
= 0,085-0,09
Для определения оптимального расстояния проводили эксперименты с заборником D=8,5 мм, отодвигая его от шнека изменением толщины прокладки S1. Первоначально заборник установили на расстоянии , аналогично , исходя из необходимости хорошего обтекания заборника и исключения касания его о шнек. Испытания проводили при q=0,328 и q=0,43. При удалении от шнека количество отбираемого газа убывает, причем тем быстрее, чем меньше интенсивность обратных токов (т. е. чем больше q). Поэтому в заявке величина расстояния выбрана равной
= = 0,02-0,025
Размеры заборников, выбранные указанным способом для средней величины q= 0,3, обеспечивают улучшение газоотделения и при q<0,3, так как уменьшение q увеличивает интенсивность обратных токов, расширяет толщину слоя обратных токов и количество накопленного в нем газа. При q>0,3 и толщина слоя, и количество газа постепенно уменьшаются, заборник может частично выйти из зоны обратных токов, газоотделение уменьшается. Для интенсификации обратных токов, а следовательно, и улучшения газоотделения на режимах q>0,3, вводится коническая перегородка. Кроме улучшения газоотделения коническая перегородка устраняет полностью возможные кавитационные колебания в насосе и в зависимости от диаметра конуса, т.е. от размера , можно улучшить или ухудшить энергетические характеристики насоса. Чтобы избежать возможного ухудшения характеристик, размер выбран таким образом, чтобы конус не был заглублен в поток больше, чем заборники, т.е.
= += (0,02-0,025)+(0,084-0,09) 0,1-0,115
При этом были проведены испытания по выявлению влияния конуса на напорную и кавитационную характеристики насоса и его коэффициент полезного действия. Эффективность газоотделения с конусом существенно возрастает.
При этом были проведены испытания по выявлению влияния конуса на напорную и кавитационную характеристики насоса и его коэффициент полезного действия. Эффективность газоотделения с конусом существенно возрастает.
Для определения расстояния от заборника до конуса () были проведены испытания при разных величинах , изменяемых за счет увеличения прокладок S2. Первоначально, по аналогии с размерами и расстояние от заборника D=8,5 мм до конуса было выбрано равным 0,02, при этом получилось
= 0,02 + 0,0625
Однако при увеличении расстояния до 0,07 количество удаляемого газа увеличилось. При дальнейшем увеличении Qri не менялось. Поэтому в заявке и выбрано , увеличение расстояния не повышает эффективности газоотделения, хотя увеличивает осевые габариты устройства.
= 0,02 + 0,0625
Однако при увеличении расстояния до 0,07 количество удаляемого газа увеличилось. При дальнейшем увеличении Qri не менялось. Поэтому в заявке и выбрано , увеличение расстояния не повышает эффективности газоотделения, хотя увеличивает осевые габариты устройства.
Предлагаемое устройство с успехом использовано при создании бустерного насоса, перекачивающего аэрированную жидкость с газосодержанием δвх40% работающего в широком диапазоне расходного параметра q=0,56-0,16. В табл.2 приведены результаты оценки эффективности предлагаемого устройства с прототипом. Расчет устройства проводился для номинального режима работы с q=0,32.
В приведенной таблице δкр.исх= критическое газосодержание на входе в насос, при котором происходит срыв насоса; δкр то же с применением устройства, не имеющего конусной перегородки;
Δδ эффективность заявляемого устройства, показывающая, на сколько можно повысить степень аэрации потока во входном патрубке насоса;
Qотс.ж. количество жидкости, теряемой при деаэрации потока;
δ перег.кр критическое газосодержание устройства с перегородкой.
Δδ эффективность заявляемого устройства, показывающая, на сколько можно повысить степень аэрации потока во входном патрубке насоса;
Qотс.ж. количество жидкости, теряемой при деаэрации потока;
δ перег.кр критическое газосодержание устройства с перегородкой.
Приведенные данные показывают, что насос, оборудованный газоотделительным устройством, выполненный по рекомендуемым размерам, обеспечивает повышение работоспособности насоса на газожидкостной смеси и в зависимости от режима в 2-8 раз, а также существенное по сравнению с прототипом снижение потерь рабочей жидкости при отсосе газа в процессе деаэрации потока.
Claims (1)
- УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ ЖИДКОСТИ, включающее лопастной насос, в патрубке ввода которого установлен шнек, отличающееся тем, что, с целью увеличения эффективности в работе устройства, оно снабжено равномерно установленными по окружности патрубка ввода перед шнеком коническими заборниками газа, которые расположены в плоскости, перпендикулярной оси вращения насоса, с осями, параллельными касательным к окружности патрубка в месте установки заборников, наибольший диаметр заборника равен 0,084 0,09 диаметра шнека, расстояние от края наибольшего диаметра заборника до шнека и до стенок патрубка равно 0,02
0,025 диаметра шнека, при этом устройство снабжено сборным коллектором, отводящими трубками, соединяющими заборники и сборный коллектор, и перегородкой в виде усеченного конуса, установленной в патрубке перед заборниками, меньшее основание перегородки направлено в сторону заборников, ось симметрии перегородки совпадает с осью патрубка, больший диаметр перегородки равен внутреннему диаметру патрубка, плоскость меньшего диаметра перегородки расположена на расстоянии 0,1 0,115 диаметра шнека от стенки патрубка, а расстояние от плоскости меньшего диаметра перегородки до плоскости осей заборников равно 0,072 0,100 диаметра шнека.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4858870 RU2033840C1 (ru) | 1990-05-03 | 1990-05-03 | Устройство для дегазации жидкости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4858870 RU2033840C1 (ru) | 1990-05-03 | 1990-05-03 | Устройство для дегазации жидкости |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2033840C1 true RU2033840C1 (ru) | 1995-04-30 |
Family
ID=21531922
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4858870 RU2033840C1 (ru) | 1990-05-03 | 1990-05-03 | Устройство для дегазации жидкости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2033840C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545857C2 (ru) * | 2013-08-12 | 2015-04-10 | Дмитрий Юрьевич Тураев | Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты) |
-
1990
- 1990-05-03 RU SU4858870 patent/RU2033840C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Полиновский А.Ю. и др. Авиационные центробежные насосные агрегаты. М.: Машиностроение, 1973, рис.11.3. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2545857C2 (ru) * | 2013-08-12 | 2015-04-10 | Дмитрий Юрьевич Тураев | Обезвреживание раствора химического никелирования методом мембранного электролиза (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3221661A (en) | Low-suction head pumps | |
US4645518A (en) | Method and apparatus for reducing the gas content of a liquid | |
US4917577A (en) | High speed centrifugal oxygenator | |
EP2831424B1 (en) | Froth pump and method | |
RU2033840C1 (ru) | Устройство для дегазации жидкости | |
EP0972136A1 (en) | Centrifugal liquid pump with internal gas injection | |
CN107982962B (zh) | 一种流体在线除气泡装置 | |
KR100436419B1 (ko) | 수중펌프 | |
CN101532504A (zh) | 用于立式油气混输泵的入口导流锥 | |
CN212924481U (zh) | 一种具有加压气路的旋流除砂器 | |
RU130231U1 (ru) | Дегазатор | |
CN210975853U (zh) | 一种地基基础施工用排水装置 | |
CN208669615U (zh) | 一种智能冷热水自吸旋涡泵 | |
CN206397834U (zh) | 一种单容腔气动水泵 | |
CN215410810U (zh) | 一种防汽蚀进水管 | |
US20080226467A1 (en) | Impeller with anti-vapor lock mechanism | |
CN221404025U (zh) | 一种侧吸式吸水口及开式冷却塔 | |
JPH05321867A (ja) | 混流羽根と遠心羽根を一体化した複合インペラー | |
CN213061881U (zh) | 一种尾矿库虹吸管进口装置 | |
CN219863046U (zh) | 用于河道清淤船的淤泥吸取装置 | |
CN207554430U (zh) | 一种壁面开槽的轴流泵进口管 | |
CN219539504U (zh) | 脱泡系统 | |
CN108050074A (zh) | 一种能提高轴流泵性能稳定性的进口锥管 | |
CN219050936U (zh) | 一种潜水搅拌器 | |
CN216894922U (zh) | 一种污水处理多功能轴流泵 |