RU2429918C1

RU2429918C1 - Device for generation of gas-drop jet

Info

Publication number: RU2429918C1
Application number: RU2010119211/05A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева (RU); Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-09-27

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: in device for generation of gas-drop jet liquid is supplied in two directions, including axial supply of liquid through supplying branch and through confusor and cylinder nozzle successively connected to it. Liquid is tangentially supplied through a case in form of a cylinder-conic sleeve coaxial to the cylinder nozzle. A vortex circular chamber with a branch for supply of liquid is secured on a cylinder section of the sleeve. Two rows of liquid supplying tangential channels are made on ends of the circular chamber. At least three tangential channels connecting the circular chamber with the cylinder cavity of the case are made in each row. A profiled nozzle made in form of a perforated shell is coaxially attached to the circular chamber. A shape of the shell is formed with surface of revolution of the second order, for example, hyperboloid, paraboloid or ellipsoid. ^ EFFECT: raised efficiency of fire extinguishing by increased flight range of gas-drop jet and its fine dispersity at interaction with an object. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии генерации газокапельных струй повышенной дальнобойности и может использоваться в противопожарной технике, в сельском хозяйстве при орошении земель и других отраслях, связанных с необходимостью создания дальнобойных газожидкостных струй.The invention relates to a technology for generating gas-droplet jets of increased long-range and can be used in fire fighting equipment, agriculture, irrigation and other industries associated with the need to create long-range gas-liquid jets.

Наиболее близким объектом заявленного устройства является установка для создания газокапельной струи по патенту РФ №21075541, которая содержит систему подачи жидкости и газа и газодинамическое сопло с камерой смешения жидкости и газа.The closest object of the claimed device is the installation for creating a gas-droplet jet according to the patent of the Russian Federation No. 21075541, which contains a fluid and gas supply system and a gas-dynamic nozzle with a chamber for mixing liquid and gas.

Недостаток известного устройства заключается в невозможности увеличения с помощью известных средств дальности полета газокапельной струи свыше 50 м, что необходимо, например, для тушения пожаров в многоэтажных зданиях и высотных сооружениях.A disadvantage of the known device is the impossibility of increasing, with the help of known means, the range of a gas-droplet jet over 50 m, which is necessary, for example, to extinguish fires in high-rise buildings and high-rise structures.

Технический результат - повышение эффективности пожаротушения путем увеличения дальности полета газокапельной струи и ее мелкодисперсности при взаимодействии с объектом.EFFECT: increased fire extinguishing efficiency by increasing the range of a gas-droplet jet and its fine dispersion when interacting with an object.

Это достигается тем, что в устройстве для создания газокапельной струи, содержащем системы подачи жидкости и газа и сопло, система подачи жидкости осуществляется по двум направлениям, включающим осевую подачу жидкости через подводящий патрубок и, последовательно соединенные и соосные с ним, конфузор и цилиндрическое сопло, а тангенциальная подача жидкости осуществляется через коаксиальный с цилиндрическим соплом корпус в виде цилиндроконической гильзы, на цилиндрической части которой закреплена вихревая кольцевая камера с патрубком для подачи жидкости, при этом по краям кольцевой камеры выполнены два ряда подводящих жидкость тангенциальных каналов, при этом в каждом ряду имеется, по крайней мере, три тангенциальных канала, соединяющих кольцевую камеру с цилиндрической полостью корпуса, к которой соосно прикреплено профилированное сопло, выполненное в виде перфорированной обечайки, форма которой образована поверхностью вращения второго порядка, например гиперболоида, параболоида, эллипсоида.This is achieved by the fact that in the device for creating a gas-droplet jet containing liquid and gas supply systems and a nozzle, the liquid supply system is carried out in two directions, including axial liquid supply through the inlet pipe and, consecutively connected and coaxial with it, a confuser and a cylindrical nozzle, and the tangential fluid supply is through a coaxial housing with a cylindrical nozzle in the form of a cylinder-conical sleeve, on the cylindrical part of which a vortex annular chamber with a pipe is fixed for supplying fluid, while along the edges of the annular chamber two rows of fluid supplying tangential channels are made, while in each row there are at least three tangential channels connecting the annular chamber to the cylindrical cavity of the housing to which the profiled nozzle made coaxially in the form of a perforated shell, the shape of which is formed by a second-order surface of revolution, for example, a hyperboloid, a paraboloid, an ellipsoid.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для создания дальнобойной газокапельной струи, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.Figure 1 shows a functional diagram of a device for creating a long-range gas-droplet jet, figure 2 - section aa of figure 1.

Устройство для создания дальнобойной газокапельной струи (фиг.1) содержит систему подачи жидкости по двум направлениям, включающую осевую подачу жидкости через подводящий патрубок 1 и, последовательно соединенные и соосные с ним, конфузор 3 и цилиндрическое сопло 4. Тангенциальная подача жидкости осуществляется через коаксиальный с цилиндрическим соплом 4 корпус 5 в виде цилиндрической гильзы, на цилиндрической части которой закреплена вихревая кольцевая камера 6 с патрубком 7 для подачи жидкости, при этом по краям кольцевой камеры 6 выполнены два ряда 8 и 9 подводящих жидкость тангенциальных каналов (фиг.2), при этом в каждом ряду имеется, по крайней мере, три тангенциальных канала, соединяющих кольцевую камеру 6 с цилиндрической полостью 10 корпуса 5, к которой соосно прикреплено профилированное сопло 11, выполненное в виде перфорированной обечайки, форма которой образована поверхностью вращения второго порядка, например гиперболоида, параболоида, эллипсоида и др., например сопло Лаваля.A device for creating a long-range gas-droplet jet (Fig. 1) contains a liquid supply system in two directions, including an axial fluid supply through a supply pipe 1 and, consecutively connected and coaxial with it, a confuser 3 and a cylindrical nozzle 4. The tangential fluid supply is through a coaxial with a cylindrical nozzle 4, the housing 5 is in the form of a cylindrical sleeve, on the cylindrical part of which a vortex annular chamber 6 is fixed with a nozzle 7 for supplying liquid, while at the edges of the annular chamber 6 there are two rows 8 and 9 of the fluid supply tangential channels (figure 2), while in each row there are at least three tangential channels connecting the annular chamber 6 with the cylindrical cavity 10 of the housing 5, to which the profiled nozzle 11 is coaxially attached. made in the form of a perforated shell, the shape of which is formed by a second-order rotation surface, for example, a hyperboloid, paraboloid, ellipsoid, etc., for example, a Laval nozzle.

Устройство для создания дальнобойной газокапельной струи работает следующим образом.A device for creating a long-range gas-droplet jet works as follows.

Устройство перемещается в исходное положение с помощью транспортного средства (не показано) и направляется в сторону объекта, к которому должна осуществляться подача газокапельной струи, посредством управляющего воздействия системы управления перемещением сопла (не показано). Включается турбокомпрессорная установка, являющаяся частью системы подачи газа, и ускоренный воздушный поток из выходного устройства силовой установки направляется в ввод 2 подачи газа в камеру смешения 10, где происходит образование двухфазного потока.The device moves to its original position using a vehicle (not shown) and is directed towards the object to which the gas-droplet jet is to be supplied, by means of the control action of the nozzle movement control system (not shown). The turbocompressor unit, which is part of the gas supply system, is turned on, and the accelerated air flow from the output device of the power plant is directed to the gas supply inlet 2 to the mixing chamber 10, where a two-phase flow occurs.

Вихри жидкости впрыскиваются в камеру смешения 10 через размещенные в ней рядами 8 и 9 тангенциальные каналы, которые смешиваются с набегающим воздушным потоком, в результате чего образуется газокапельный поток. Максимальные значения давления воздуха на входе в сопло и относительной концентрации воды в двухфазном потоке выбираются из условия предельно плотной упаковки частиц воды в воздушном потоке: gP=5,7108 Па, где Р - давление газа на входе в сопло; g - относительная концентрация воды в двухфазном потоке. Для достижения необходимой (свыше 50 м) дальности полета газокапельной струи давление газа (воздуха) на входе в сопло должно превышать Р=5,5105 Па;Liquid vortices are injected into the mixing chamber 10 through tangential channels placed in rows 8 and 9, which are mixed with the incoming air flow, resulting in a gas-droplet flow. The maximum values of the air pressure at the inlet to the nozzle and the relative concentration of water in the two-phase flow are selected from the condition of extremely dense packing of water particles in the air flow: gP = 5.7108 Pa, where P is the gas pressure at the inlet to the nozzle; g is the relative concentration of water in a two-phase flow. To achieve the required (over 50 m) range of a gas-droplet jet, the gas (air) pressure at the inlet to the nozzle must exceed P = 5.5105 Pa;

g=Gввод/Gвоз=4,9,g = Gin / Gvoz = 4.9,

где Gввод=26 кг/с - массовый расход воды; Gвоз=5,3 кг/с - массовый расход воздуха; Тсм=298 К - температура двухфазного потока; L=1500 мм - длина корпуса 5 цилиндрической гильзы с соплом 11; D=50 мкм - средний диаметр капель воды в воздушном потоке.where Gin = 26 kg / s is the mass flow rate of water; Gvoz = 5.3 kg / s - mass air flow; Tcm = 298 K is the temperature of the two-phase flow; L = 1500 mm - the length of the housing 5 of the cylindrical sleeve with a nozzle 11; D = 50 microns - the average diameter of water droplets in the air stream.

Созданный в камере смешения 10 двухфазный поток при указанных выше параметрах разгоняется в профилированном канале сопла 11. Использование кольцевого сопла позволяет компактировать газокапельную струю при относительно однородном распределении капель воды по сечению струи.The two-phase flow created in the mixing chamber 10 with the above parameters is accelerated in the profiled channel of the nozzle 11. The use of an annular nozzle makes it possible to compact a gas-droplet jet with a relatively uniform distribution of water droplets over the jet cross section.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что двухфазный поток, параметры которого выбираются согласно вышеуказанным условиям, разгоняется в газодинамическом корпусе до скорости, при которой дальность полета газокапельной струи составляет 65 м.The results obtained indicate that a two-phase flow, the parameters of which are selected according to the above conditions, is accelerated in the gas-dynamic housing to a speed at which the range of the gas-droplet jet is 65 m.

Предложенное изобретение может использоваться в различных отраслях техники, где требуется генерация дальнобойных газокапельных струй, дальность полета которых превышает 50 м. Наиболее эффективно использование изобретения в противопожарной технике, особенно при тушении пожаров в труднодоступных очагах и объектах, и в сельском хозяйстве при орошении земель.The proposed invention can be used in various branches of technology where the generation of long-range gas-droplet jets is required, the flight range of which exceeds 50 m. The invention is most effectively used in fire fighting equipment, especially when fighting fires in hard-to-reach centers and objects, and in agriculture during land irrigation.

Claims

A device for creating a gas-droplet jet containing liquid and gas supply systems and a nozzle, characterized in that the liquid supply system is carried out in two directions, including an axial fluid supply through the inlet pipe, and a confuser and a cylindrical nozzle connected in series and coaxial with it, and a tangential feed liquid is carried out through a coaxial housing with a cylindrical nozzle in the form of a cylindrical-conical sleeve, on the cylindrical part of which a vortex annular chamber with a pipe for fluid supply, while along the edges of the annular chamber there are two rows of fluid supplying tangential channels, while in each row there are at least three tangential channels connecting the annular chamber to the cylindrical cavity of the housing, to which a profiled nozzle made in the form of a perforated shell is coaxially attached , the shape of which is formed by a second-order surface of revolution, for example, a hyperboloid, a paraboloid, an ellipsoid.