RU2813562C1 - Jet installation - Google Patents
Jet installation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813562C1 RU2813562C1 RU2023114597A RU2023114597A RU2813562C1 RU 2813562 C1 RU2813562 C1 RU 2813562C1 RU 2023114597 A RU2023114597 A RU 2023114597A RU 2023114597 A RU2023114597 A RU 2023114597A RU 2813562 C1 RU2813562 C1 RU 2813562C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working chamber
- working
- jet
- medium
- pumped medium
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области струйной техники, включая струйные насосы и компрессоры, струйные усилители с системами управления и струйные реактивные движители для систем динамического позиционирования с управлением вектором тяги и может быть использовано, в частности, в нефтяной и газовой промышленности для повышения эффективности технологий при добыче и переработке углеводородов, в том числе в условиях разработки морских месторождений с подводным размещением оборудования.The invention relates to the field of jet technology, including jet pumps and compressors, jet amplifiers with control systems and jet propulsors for dynamic positioning systems with thrust vector control and can be used, in particular, in the oil and gas industry to improve the efficiency of technologies in production and processing of hydrocarbons, including in the conditions of development of offshore fields with underwater placement of equipment.
Известна струйная насосная установка, содержащая источник рабочей жидкости, источник перекачиваемой среды, струйный насос, оснащенный соплом, размещенным перед входом в рабочую камеру с образованием кольцевого канала между соплом и входом рабочей камеры, при этом источник рабочей жидкости гидравлически связан с входом сопла, а источник перекачиваемой среды гидравлически связан с кольцевым каналом, в котором размещены направляющие лопатки с образованием между лопатками изолированных друг от друга подводящих каналов, которые гидравлически связывают рабочую камеру, по крайней мере, с одним дополнительным источником перекачиваемой (или рабочей) среды (RU 116190, 2012).A known jet pumping unit contains a source of working fluid, a source of the pumped medium, a jet pump equipped with a nozzle placed in front of the entrance to the working chamber to form an annular channel between the nozzle and the inlet of the working chamber, while the source of the working fluid is hydraulically connected to the inlet of the nozzle, and the source the pumped medium is hydraulically connected to the annular channel in which the guide vanes are located to form supply channels isolated from each other between the blades, which hydraulically connect the working chamber with at least one additional source of the pumped (or working) medium (RU 116190, 2012) .
Недостатком известного технического решения является узкий диапазон регулирования рабочих параметров для каждого потока, таких как давление и массовый расход.The disadvantage of the known technical solution is the narrow range of control of operating parameters for each flow, such as pressure and mass flow.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому является струйная насосная установка, содержащая источники рабочей среды и перекачиваемой среды, струйный насос, оснащенный системой сопел, гидравлически соединенных по параллельной схеме и размещенных на входе в рабочую камеру с образованием кольцевого канала, в котором размещены П-образные карманы с образованием в них изолированных друг от друга подводящих каналов, в каждом из которых установлено одно сопло и которые гидравлически связывают рабочую камеру с источниками перекачиваемой среды через запорные регулирующие устройства, при этом источник рабочей среды гидравлически связан с входами сопел, а источники перекачиваемой среды гидравлически соединены с кольцевым каналом (RU 2781455, 2021).Of the known technical solutions, the closest to the proposed one is a jet pump installation containing sources of the working medium and the pumped medium, a jet pump equipped with a system of nozzles hydraulically connected in a parallel circuit and placed at the entrance to the working chamber to form an annular channel in which the P- shaped pockets with the formation in them of supply channels isolated from each other, in each of which one nozzle is installed and which hydraulically connect the working chamber with sources of the pumped medium through shut-off control devices, while the source of the working medium is hydraulically connected to the inlets of the nozzles, and the sources of the pumped medium hydraulically connected to the annular channel (RU 2781455, 2021).
Недостатком указанного технического решения является относительно узкий диапазон регулирования рабочих параметров потока на выходе рабочей камеры, что ограничивает область применения струйной установки.The disadvantage of this technical solution is the relatively narrow range of regulation of the operating parameters of the flow at the outlet of the working chamber, which limits the scope of application of the jet installation.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение диапазона рабочих параметров потока на выходе рабочей камеры.The technical problem to be solved by the present invention is to expand the range of operating parameters of the flow at the outlet of the working chamber.
Указанная проблема решается тем, что струйная установка содержит источники рабочей и перекачиваемой среды, струйный аппарат, оснащенный системой сопел, гидравлически соединенных по параллельной схеме и размещенных на входе в рабочую камеру с образованием кольцевого канала, в котором размещены П-образные карманы с образованием в них изолированных друг от друга подводящих каналов, в каждом из которых установлено одно сопло и которые гидравлически связывают рабочую камеру с источниками перекачиваемой среды через запорные регулирующие устройства, при этом источник рабочей среды связан с входами сопел через гидравлический распределитель, а в рабочей камере выполнены разнонаправленные выходные каналы, каждый из которых сообщается с отдельным подводящим каналом, с обеспечением подачи смеси рабочей и перекачиваемой среды в направлении от периферии к центру рабочей камеры.This problem is solved by the fact that the jet installation contains sources of the working and pumped medium, a jet apparatus equipped with a system of nozzles hydraulically connected in a parallel circuit and placed at the entrance to the working chamber to form an annular channel in which U-shaped pockets are placed with the formation of supply channels isolated from each other, in each of which one nozzle is installed and which hydraulically connect the working chamber with sources of the pumped medium through shut-off control devices, while the source of the working medium is connected to the inlets of the nozzles through a hydraulic distributor, and multidirectional output channels are made in the working chamber , each of which communicates with a separate supply channel, ensuring the supply of a mixture of working and pumped medium in the direction from the periphery to the center of the working chamber.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения:In preferred embodiments of the invention:
• рабочая камера выполнена цилиндрической;• the working chamber is cylindrical;
• по оси рабочей камеры установлено дополнительное центральное сопло, подсоединенное к дополнительному источнику рабочей среды.• an additional central nozzle is installed along the axis of the working chamber, connected to an additional source of the working medium.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении контролируемого перераспределения энергии потока по площади выходного канала в рабочей камере с возможностью регулирования параметров количества движения потока и параметров эпюры скоростей в поперечном сечении на выходе рабочей камеры и с одновременным созданием условий для управления вектором тяги в рамках геометрической полусферы или в рамках полной геометрической сферы.The achieved technical result consists in ensuring a controlled redistribution of the flow energy over the area of the output channel in the working chamber with the ability to regulate the parameters of the flow momentum and the parameters of the velocity diagram in the cross section at the exit of the working chamber and with the simultaneous creation of conditions for controlling the thrust vector within a geometric hemisphere or in within a complete geometric sphere.
Сущность описываемого изобретения поясняется чертежами: на фиг. 1 показана схема струйной установки; на фиг. 2 представлено сечение А-А; на фиг. 3 показана схема струйной установки с центральным соплом; на фиг. 4 показана трехмерная компьютерная модель рабочей камеры (вариант); на фиг. 5 показана трехмерная компьютерная модель рабочей камеры (вариант), где твердые непроницаемые стенки показаны с применением компьютерного эффекта «прозрачности», что помогает в описании конструкции; на фиг. 6 показана трехмерная компьютерная модель рабочей камеры (разрез с показом половины детали), где твердые непроницаемые стенки показаны с применением компьютерного эффекта «прозрачности»; на фиг. 7 показана палитра скоростей для условий с равномерным распределением газа по выходным каналам рабочей камеры; на фиг. 8 показана палитра скоростей для условий с неравномерным распределением газа по выходным каналам рабочей камеры; на фиг. 9 показана палитра скоростей для условий с неравномерным распределением газа по выходным каналам рабочей камеры, для варианта струйной установки при использовании центрального сопла.The essence of the described invention is illustrated by drawings: Fig. Figure 1 shows a diagram of the inkjet installation; in fig. 2 shows section A-A; in fig. Figure 3 shows a diagram of a jet installation with a central nozzle; in fig. 4 shows a three-dimensional computer model of the working chamber (option); in fig. Figure 5 shows a three-dimensional computer model of the working chamber (option), where solid impenetrable walls are shown using a computer “transparency” effect, which helps in describing the design; in fig. Figure 6 shows a three-dimensional computer model of the working chamber (section showing half of the part), where solid impenetrable walls are shown using a computer “transparency” effect; in fig. Figure 7 shows the speed palette for conditions with uniform gas distribution along the outlet channels of the working chamber; in fig. Figure 8 shows the speed palette for conditions with uneven gas distribution along the outlet channels of the working chamber; in fig. Figure 9 shows the speed palette for conditions with uneven gas distribution along the outlet channels of the working chamber, for the jet installation option when using a central nozzle.
Предлагаемая струйная установка содержи один или несколько источников рабочей среды 1, источники перекачиваемой среды 2, струйный аппарат, оснащенный системой сопел 3, гидравлически соединенных по параллельной схеме и размещенных на входе в рабочую камеру 4 с образованием кольцевого канала 5. Источник рабочей среды 1 гидравлически связан с входами сопел 3.The proposed jet installation contains one or more sources of the working medium 1, sources of the pumped medium 2, a jet apparatus equipped with a system of nozzles 3, hydraulically connected in a parallel circuit and placed at the entrance to the working chamber 4 to form an annular channel 5. The source of the working medium 1 is hydraulically connected with 3 nozzle inputs.
В кольцевом канале 5 размещены П-образные карманы 6 с образованием в них изолированных друг от друга подводящих каналов 7, в каждом из которых установлено одно из сопел 3, и которые гидравлически связывают рабочую камеру 4 с источниками перекачиваемой среды 2 через запорные регулирующие устройства 8.In the annular channel 5 there are U-shaped pockets 6 with the formation of inlet channels 7 isolated from each other, in each of which one of the nozzles 3 is installed, and which hydraulically connect the working chamber 4 with sources of the pumped medium 2 through shut-off control devices 8.
В рабочей камере 4 выполнены разнонаправленные выходные каналы 9, каждый из которых сообщается с отдельным подводящим каналом 7.In the working chamber 4 there are multidirectional output channels 9, each of which communicates with a separate supply channel 7.
Источник или источники рабочей среды 1 через гидравлический распределитель 10 связаны с входами сопел 3. Распределение рабочей среды по соплам 3 может быть равномерным или неравномерным, в зависимости от решаемой технологической задачи. При таком регулировании поток рабочей среды также может быть направлен в какое-либо одно сопло 3. Гидравлический распределитель 10 конструктивно может быть выполнен с любым числом гидравлических линий (двухходовые, трех-, четырех- и многоходовые) и с разным типом запорного элемента (золотниковые, клапанные, крановые (пробковые)).The source or sources of the working medium 1 are connected through a hydraulic distributor 10 to the inputs of the nozzles 3. The distribution of the working medium among the nozzles 3 can be uniform or uneven, depending on the technological problem being solved. With such regulation, the flow of the working medium can also be directed into any one nozzle 3. The hydraulic distributor 10 can be structurally made with any number of hydraulic lines (two-way, three-way, four-way and multi-way) and with different types of locking element (spool, valve, tap (plug)).
Рабочая камера 4 и выходные каналы 9 могут иметь различные исполнения и геометрические формы, и эти формы определяют направление потоков на выходе каждого выходного канала 9. Потоки, выходящие через эти каналы 9, могут быть направлены преимущественно вдоль плоской поверхности, могут быть направлены преимущественно вдоль цилиндрической поверхности, могут быть направлены преимущественно вдоль конической поверхности, могут быть направлены вдоль какой-либо криволинейной поверхности, в зависимости от решаемой технической задачи.The working chamber 4 and the output channels 9 can have different designs and geometric shapes, and these shapes determine the direction of the flows at the output of each output channel 9. The flows exiting through these channels 9 can be directed predominantly along a flat surface, or can be directed predominantly along a cylindrical surfaces can be directed primarily along a conical surface, or can be directed along any curved surface, depending on the technical problem being solved.
Для примера, на фигуре 3 показан вариант исполнения струйной установки с центральным соплом 11. В центральной части рабочей камеры 4 может быть размещено центральное сопло 11 (или группа из сопловых устройств), подключенное к источнику рабочей среды 12. Источник рабочей среды 12 может быть гидравлически связан с источником рабочей среды 1 (такая гидравлическая связь на фигурах не показана). При выключении источника рабочей среды 12 струйная установка работает в соответствии со схемой, представленной на фигуре 1.For example, figure 3 shows an embodiment of a jet installation with a central nozzle 11. In the central part of the working chamber 4, a central nozzle 11 (or a group of nozzle devices) can be placed, connected to a source of working medium 12. The source of working medium 12 can be hydraulically connected to the source of the working medium 1 (such a hydraulic connection is not shown in the figures). When the source of working medium 12 is turned off, the jet installation operates in accordance with the diagram presented in Figure 1.
В поперечном сечении рабочая камера 4, подводящие каналы 7 и сопло 3 могут иметь форму квадрата или треугольника, или другую нетрадиционную форму. Сопло 3 с подводящим каналом 7, образуют классический струйный аппарат. В подводящем канале 7 осуществляется перемешивание рабочей среды с перекачиваемой средой и реализуется эжекционный рабочий процесс, при котором часть энергии от потока рабочей среды передается потоку перекачиваемой среды. Проточные каналы в группе сопел 3 и в группе подводящих каналов 7 могут формировать сетчатую структуру или сетку. Из уровня техники известно, что сетка- это представление более крупной геометрической области меньшими дискретными ячейками. К примеру, сопла больших размеров заменяются на набор более мелких сопел, которые связаны между собой с образованием проточных каналов в виде сетчатой структуры.In cross section, the working chamber 4, supply channels 7 and nozzle 3 may have the shape of a square or a triangle, or another non-traditional shape. Nozzle 3 with supply channel 7 form a classic jet apparatus. In the supply channel 7, the working medium is mixed with the pumped medium and an ejection working process is implemented, in which part of the energy from the flow of the working medium is transferred to the flow of the pumped medium. The flow channels in the group of nozzles 3 and in the group of supply channels 7 can form a mesh structure or grid. It is known from the prior art that a mesh is a representation of a larger geometric region by smaller discrete cells. For example, large nozzles are replaced by a set of smaller nozzles, which are interconnected to form flow channels in the form of a mesh structure.
Струйная установка может иметь исполнение, в котором рабочая камера 4 выполнена цилиндрической, а каждый разнонаправленный выходной канал 9 обеспечивает возможность для подачи смеси рабочей и перекачиваемой среды в направлении от периферии к центру рабочей камеры 4 (фигуры 1-3).The jet installation may have a design in which the working chamber 4 is made cylindrical, and each multidirectional output channel 9 provides the ability to supply a mixture of working and pumped medium in the direction from the periphery to the center of the working chamber 4 (figures 1-3).
Струйная установка может иметь исполнение, в котором разнонаправленные выходные каналы 9 рабочей камеры 4 и отдельные источники перекачиваемой среды 2 сообщаются с окружающей воздушной средой в условиях изменения свойств атмосферного воздуха на различной высоте. В этом случае атмосферный воздух поступает из окружающей среды в источник перекачиваемой среды 2 и далее через запорное регулирующее устройство 8 в подводящий канал 7. Источник перекачиваемой среды 2 может содержать компрессор или другое устройство для повышения давления перекачиваемой среды, в данном случае - для повышения давления воздуха.The jet installation may have a design in which multidirectional output channels 9 of the working chamber 4 and individual sources of the pumped medium 2 communicate with the surrounding air environment under conditions of changes in the properties of atmospheric air at different heights. In this case, atmospheric air enters from the environment into the source of the pumped medium 2 and then through the shut-off control device 8 into the supply channel 7. The source of the pumped medium 2 may contain a compressor or other device for increasing the pressure of the pumped medium, in this case - to increase the air pressure .
Струйная установка может иметь исполнение, в котором разнонаправленные выходные каналы 9 рабочей камеры 4 и отдельные источники перекачиваемой среды 2 сообщаются с окружающей водной средой в условиях изменения свойств морской (речной) воды на различной глубине. В этом случае вода поступает из окружающей среды в источник перекачиваемой среды 2 и далее через запорное регулирующее устройство 8 в подводящий канал 7. Источник перекачиваемой среды 2 может содержать насос или другое устройство для повышения давления перекачиваемой среды, в данном случае - для повышения давления воды.The jet installation may have a design in which multidirectional output channels 9 of the working chamber 4 and individual sources of the pumped medium 2 communicate with the surrounding aquatic environment under conditions of changing properties of sea (river) water at different depths. In this case, water flows from the environment into the source of the pumped medium 2 and then through the shut-off control device 8 into the supply channel 7. The source of the pumped medium 2 may contain a pump or other device for increasing the pressure of the pumped medium, in this case, to increase the pressure of water.
Струйная установка работает следующим образом.The inkjet installation works as follows.
Источник (источники) рабочей среды 1 обеспечивает подачу рабочей среды в сопла 3, размещенные на входе в рабочую камеру 4. Перекачиваемая среда от источников перекачиваемой среды 2 подводится к кольцевому каналу 5 и далее к струе рабочей среды, проходя через изолированные друг от друга подводящие каналы 7, которые гидравлически связывают рабочую камеру 4 с источниками перекачиваемой среды 2. Перемешивание перекачиваемой среды с рабочей средой начинается в изолированных друг от друга подводящих каналах 7, поскольку сопло 3 выполнено многоканальным в виде системы сопел, гидравлически соединенных по параллельной схеме, а каждое сопло 3 размещено в отдельном изолированном подводящем канале 7, сообщающимся с источником перекачиваемой среды 2 через отдельное запорное регулирующее устройство 8. Далее потоки из подводящих каналов 7 через выходные каналы 9 направляются к выходу из рабочей камеры 4. В рабочей камере 4 осуществляется частичное или полное перемешивание рабочей и перекачиваемых сред с учетом решаемой технологической задачи. Рабочей и перекачиваемыми средами могут быть жидкость или газ, или газожидкостная смесь с различными соотношениями компонентов. С выхода рабочей камеры 4 смесь рабочей среды и перекачиваемых сред поступает далее в технологическую линию на прием потребителя (на фигурах технологическая линия не показана).The source(s) of the working medium 1 provides the supply of the working medium to the nozzles 3 located at the entrance to the working chamber 4. The pumped medium from the sources of the pumped medium 2 is supplied to the annular channel 5 and then to the jet of the working medium, passing through supply channels isolated from each other 7, which hydraulically connect the working chamber 4 with sources of the pumped medium 2. Mixing of the pumped medium with the working medium begins in supply channels 7 isolated from each other, since the nozzle 3 is made multi-channel in the form of a system of nozzles hydraulically connected in a parallel circuit, and each nozzle 3 located in a separate isolated supply channel 7, communicating with the source of the pumped medium 2 through a separate shut-off control device 8. Next, the flows from the supply channels 7 through the output channels 9 are directed to the exit from the working chamber 4. In the working chamber 4, partial or complete mixing of the working and pumped media taking into account the technological problem being solved. The working and pumped media can be liquid or gas, or a gas-liquid mixture with different ratios of components. From the exit of the working chamber 4, the mixture of the working medium and the pumped media goes further into the production line to be received by the consumer (the production line is not shown in the figures).
С использованием нескольких запорных регулирующих устройств 8 в изолированных друг от друга подводящих каналах 7 можно обеспечить различные режимы течения: стационарные или нестационарные режимы течения, включая различные варианты импульсных режимов течения. Распределение перекачиваемой среды по подводящим каналам 7 может быть равномерным или неравномерным в зависимости от решаемой технологической задачи. При таком регулировании поток перекачиваемой среды также может быть направлен в какой-либо один подводящий канал 7. Предлагаемое техническое решение позволяет управлять потоками рабочей и перекачиваемой среды с обеспечением требуемых условий истечения на выходе рабочей камеры 4. Распределение скорости потока на выходе рабочей камеры 4 может быть равномерным или неравномерным. Скорость потока в отдельных точках на выходе рабочей камеры 4 может быть постоянной во времени или переменной - в зависимости от решаемой технологической задачи. Из уровня техники известно, что при постепенном закрытии проточного канала в запорном регулирующем устройстве 8 снижается до нуля массовый расход перекачиваемой среды, что влечет за собой постепенное бесступенчатое уменьшение скорости потока в подводящем канале 7 и в выходном канале 9. В частном случае, при нулевом расходе перекачиваемой среды через выходной канал 9 поступает только рабочая среда из сопла 3. Такая взаимосвязь процессов регулирования в сочетании с сетчатой структурой каналов может быть использована для управления вектором тяги в реактивных струйных системах различного назначения. Запорные регулирующие устройства 8 могут управляться дистанционно и могут быть объединены в единую цифровую систему управления, функционирующую в соответствии с определенной компьютерной программой, с учетом специфики решаемой технологической задачи.Using several shut-off control devices 8 in supply channels 7 isolated from each other, it is possible to provide different flow modes: stationary or unsteady flow modes, including various options for pulsed flow modes. The distribution of the pumped medium along the supply channels 7 can be uniform or uneven depending on the technological problem being solved. With such regulation, the flow of the pumped medium can also be directed into any one supply channel 7. The proposed technical solution makes it possible to control the flows of the working and pumped medium to ensure the required flow conditions at the outlet of the working chamber 4. The distribution of the flow rate at the outlet of the working chamber 4 can be uniform or uneven. The flow rate at individual points at the outlet of the working chamber 4 can be constant over time or variable - depending on the technological problem being solved. It is known from the prior art that when the flow channel in the shut-off control device 8 is gradually closed, the mass flow rate of the pumped medium is reduced to zero, which entails a gradual stepless decrease in the flow rate in the supply channel 7 and in the output channel 9. In the particular case, at zero flow of the pumped medium, only the working medium from the nozzle 3 enters through the output channel 9. This relationship of control processes in combination with the mesh structure of the channels can be used to control the thrust vector in jet jet systems for various purposes. The shut-off control devices 8 can be controlled remotely and can be combined into a single digital control system that operates in accordance with a specific computer program, taking into account the specifics of the technological problem being solved.
Сочетание гидравлического распределителя 10 с запорными регулирующими устройствами 8 позволяет гибко регулировать направление смешанного потока рабочей среды и перекачиваемой среды в пределах нижней геометрической полусферы, к примеру фигуры 7, 8 и 9. При таком регулировании смешанный поток может быть направлен в один выходной канал 9, или в два канала 9, или в три таких канала, и так далее. Распределение смеси рабочей среды с перекачиваемой средой по выходным каналам 9 может быть равномерным или неравномерным, в зависимости от решаемой технологической задачи.The combination of the hydraulic distributor 10 with shut-off control devices 8 allows you to flexibly regulate the direction of the mixed flow of the working medium and the pumped medium within the lower geometric hemisphere, for example, figures 7, 8 and 9. With such regulation, the mixed flow can be directed into one output channel 9, or into two channels 9, or into three such channels, and so on. The distribution of the mixture of the working medium with the pumped medium along the output channels 9 can be uniform or uneven, depending on the technological problem being solved.
На фигуре 4 показана трехмерная компьютерная модель рабочей камеры 4 (вариант), а на фигуре 5 показана эта же трехмерная компьютерная модель рабочей камеры, но здесь твердые непроницаемые стенки показаны с применением компьютерного эффекта «прозрачности», что помогает в описании конструкции. Рассмотрен пример, в котором восемь выходных каналов 9, через которые проходят потоки с массовыми расходами текучих сред (смесь рабочей среды с перекачиваемой средой) соответственно для восьми каналов - Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8. В данном примере разнонаправленные выходные каналы 9 рабочей камеры 4 и отдельные источники перекачиваемой среды 2 сообщаются с окружающей воздушной средой (в условиях изменения свойств атмосферного воздуха на различной высоте). Для этого примера (по фигурам 4 и 5), на фигуре 7 представлены результаты компьютерного моделирования, и показана палитра скоростей для условий с равномерным распределением газа по выходным каналам 9 рабочей камеры 4. Суммарный поток направлен строго сверху вниз, соответственно вектор тяги (вектор результирующей реактивной силы) направлен снизу вверх, перпендикулярно к горизонтальной плоскости. Дополнительно могут рассматриваться и примеры, где разнонаправленные выходные каналы 9 рабочей камеры 4 и отдельные источники перекачиваемой среды 2 сообщаются с окружающей водной средой (в условиях изменения свойств морской (речной) воды на различной глубине).Figure 4 shows a three-dimensional computer model of the working chamber 4 (option), and figure 5 shows the same three-dimensional computer model of the working chamber, but here the solid impenetrable walls are shown using a computer-generated “transparency” effect, which helps in describing the design. An example is considered in which there are eight output channels 9 through which flows with mass flow rates of fluids (a mixture of the working medium with the pumped medium) pass, respectively, for eight channels - Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 , Q 5 , Q 6 , Q 7 , Q 8 . In this example, multidirectional output channels 9 of the working chamber 4 and individual sources of the pumped medium 2 communicate with the surrounding air environment (under conditions of changes in the properties of atmospheric air at different altitudes). For this example (according to figures 4 and 5), figure 7 presents the results of computer modeling, and shows the speed palette for conditions with uniform distribution of gas along the output channels 9 of the working chamber 4. The total flow is directed strictly from top to bottom, respectively, the thrust vector (vector of the resulting reactive force) is directed from bottom to top, perpendicular to the horizontal plane. Additionally, examples can be considered where multidirectional output channels 9 of the working chamber 4 and individual sources of the pumped medium 2 communicate with the surrounding aquatic environment (under conditions of changing properties of sea (river) water at different depths).
На фигуре 6 показана трехмерная компьютерная модель рабочей камеры 4 (разрез с показом половины детали), где твердые непроницаемые стенки показаны с применением компьютерного эффекта «прозрачности». Рассмотрен пример, в котором только через один из восьми каналов 9 проходит поток газа с массовым расходом Q1. В остальных каналах 9 в данном примере параметры массового расхода имеют нулевые значения. На фигуре 8 представлены результаты компьютерного моделирования на основе разработанной трехмерной модели (по фигуре 6), показана палитра скоростей для условий с неравномерным распределением газа по выходным каналам 9 рабочей камеры 4. В данном примере разнонаправленные выходные каналы 9 рабочей камеры 4 и отдельные источники перекачиваемой среды 2 сообщаются с окружающей воздушной средой (в условиях изменения свойств атмосферного воздуха на различной высоте). Суммарный поток направлен слева направо, соответственно вектор тяги (вектор результирующей реактивной силы) направлен справа налево, вдоль горизонтальной плоскости. Дополнительно могут рассматриваться другие примеры, где разнонаправленные выходные каналы 9 рабочей камеры 4 и отдельные источники перекачиваемой среды 2 сообщаются с окружающей водной средой (в условиях изменения свойств морской (речной) воды на различной глубине).Figure 6 shows a three-dimensional computer model of the working chamber 4 (section showing half of the part), where solid impenetrable walls are shown using a computer-generated “transparency” effect. An example is considered in which a gas flow with mass flow rate Q 1 passes through only one of the eight channels 9. In the remaining channels 9 in this example, the mass flow parameters have zero values. Figure 8 presents the results of computer modeling based on the developed three-dimensional model (according to Figure 6), shows the speed palette for conditions with uneven distribution of gas along the output channels 9 of the working chamber 4. In this example, multidirectional output channels 9 of the working chamber 4 and individual sources of the pumped medium 2 communicate with the surrounding air (under conditions of changes in the properties of atmospheric air at different altitudes). The total flow is directed from left to right, respectively, the thrust vector (vector of the resulting reactive force) is directed from right to left, along the horizontal plane. Additionally, other examples can be considered where multidirectional output channels 9 of the working chamber 4 and individual sources of the pumped medium 2 communicate with the surrounding aquatic environment (under conditions of changing properties of sea (river) water at different depths).
На фигуре 9 представлены результаты компьютерного моделирования на основе разработанной трехмерной модели (по фигуре 3), показана палитра скоростей для условий с неравномерным распределением газа по выходным каналам 9 рабочей камеры 4, для варианта струйной установки при использовании центрального сопла 11, подключенного к источнику рабочей среды 12. В данном примере разнонаправленные выходные каналы 9 рабочей камеры 4 и отдельные источники перекачиваемой среды 2 сообщаются с окружающей воздушной средой.Figure 9 presents the results of computer modeling based on the developed three-dimensional model (according to figure 3), shows the speed palette for conditions with uneven distribution of gas along the output channels 9 of the working chamber 4, for the variant of a jet installation when using a central nozzle 11 connected to a source of working medium 12. In this example, multidirectional output channels 9 of the working chamber 4 and individual sources of the pumped medium 2 communicate with the surrounding air environment.
Сетчатая структура каналов также позволяет уменьшить габариты и массу изделия при активизации теплообменных процессов.The mesh structure of the channels also makes it possible to reduce the dimensions and weight of the product while activating heat exchange processes.
Заявляемое техническое решение позволяет организовать процесс управления потоками горячих газов, при этом подвижные детали запорных регулирующих устройств 8 могут надежно работать в холодной перекачиваемой среде (например, в холодном окружающем атмосферном воздухе, или в холодной окружающей водной среде). При этом для управления высокоскоростными потоками и для управления вектором тяги не потребуется использовать какие-либо подвижные детали, контактирующие с агрессивными горячими газами на выходе сопел 3 и 11, что повышает надежность струйной установки в целом.The inventive technical solution makes it possible to organize the process of controlling the flow of hot gases, while the moving parts of the shut-off control devices 8 can operate reliably in a cold pumped medium (for example, in cold ambient atmospheric air, or in a cold ambient aquatic environment). At the same time, to control high-speed flows and to control the thrust vector, it is not necessary to use any moving parts in contact with aggressive hot gases at the exit of nozzles 3 and 11, which increases the reliability of the jet installation as a whole.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает контролируемое перераспределение энергии потока по отдельным участкам на выходе из рабочей камеры 4 и, соответственно, позволяет регулировать параметры количества движения потока и параметры эпюры скоростей в поперечном сечении на выходе рабочей камеры 4 с обеспечением условий для управления вектором тяги в рамках геометрической полусферы. При использовании тандемного исполнения, с применением двух заявляемых струйных установок, появляется возможность для управления вектором тяги в рамках полной геометрической сферы. Возможны варианты использования и более сложных технических систем с применением трех (или более) струйных установок, при этом расширяются технические возможности для управления вектором тяги или для управления потоками газов, жидкостей и газожидкостных смесей.Thus, the proposed technical solution provides controlled redistribution of flow energy over individual sections at the exit from the working chamber 4 and, accordingly, allows you to adjust the parameters of the momentum of the flow and the parameters of the velocity diagram in the cross section at the exit of the working chamber 4, providing conditions for controlling the thrust vector in within a geometric hemisphere. When using a tandem design, using two of the proposed jet installations, it becomes possible to control the thrust vector within the full geometric sphere. There are also possible options for using more complex technical systems using three (or more) jet units, while expanding the technical capabilities for controlling the thrust vector or for controlling the flow of gases, liquids and gas-liquid mixtures.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813562C1 true RU2813562C1 (en) | 2024-02-13 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2105786B (en) * | 1981-08-04 | 1985-04-17 | Hughes And Co Limited F A | High pressure liquid cutting apparatus |
| RU2293223C2 (en) * | 2005-04-22 | 2007-02-10 | Александр Николаевич Бутаков | Air-operated jet pump with ring controlled nozzle |
| RU116190U1 (en) * | 2012-01-30 | 2012-05-20 | Юрий Апполоньевич Сазонов | JET PUMP INSTALLATION |
| US8696193B2 (en) * | 2009-03-06 | 2014-04-15 | Ehrfeld Mikrotechnik Bts Gmbh | Coaxial compact static mixer and use thereof |
| RU2781455C1 (en) * | 2021-12-13 | 2022-10-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Jet pump unit |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2105786B (en) * | 1981-08-04 | 1985-04-17 | Hughes And Co Limited F A | High pressure liquid cutting apparatus |
| RU2293223C2 (en) * | 2005-04-22 | 2007-02-10 | Александр Николаевич Бутаков | Air-operated jet pump with ring controlled nozzle |
| US8696193B2 (en) * | 2009-03-06 | 2014-04-15 | Ehrfeld Mikrotechnik Bts Gmbh | Coaxial compact static mixer and use thereof |
| RU116190U1 (en) * | 2012-01-30 | 2012-05-20 | Юрий Апполоньевич Сазонов | JET PUMP INSTALLATION |
| RU2781455C1 (en) * | 2021-12-13 | 2022-10-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Jet pump unit |
| RU214452U1 (en) * | 2022-08-29 | 2022-10-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | JET INSTALLATION |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8348623B2 (en) | Apparatus and a method for regulation of the energy potential in a fluid column located within a pipeline | |
| De Nevers et al. | Fluid mechanics for chemical engineers | |
| RU2288028C2 (en) | Apparatus for mixing of at least two fluids | |
| CA2651525C (en) | Straight through cement mixer | |
| Syomin et al. | Features of a working process and characteristics of irrotational centrifugal pumps | |
| Rushton et al. | Holdup and flooding in air liquid mixing | |
| AU2005244856A1 (en) | Controlled dispersion multi-phase nozzle and method of making the same | |
| Long et al. | Experimental investigation on the performance of jet pump cavitation reactor at different area ratios | |
| US20220260091A1 (en) | Brine dispersal system | |
| Yuan et al. | Numerical and experimental investigation of performance of the liquid–gas and liquid jet pumps in desalination systems | |
| US20190022587A1 (en) | Seawater desalination system and energy recovery apparatus | |
| RU2813562C1 (en) | Jet installation | |
| US20110069579A1 (en) | Fluid mixer with internal vortex | |
| Mahrous | Experimental study of airlift pump performance with s-shaped riser tube bend | |
| CN106215734B (en) | A kind of high efficient gas and liquid mixer for air and liquid twophase flow experiment | |
| RU2781455C1 (en) | Jet pump unit | |
| US20090190434A1 (en) | Straight through cement mixer | |
| RU2802351C1 (en) | Jet apparatus | |
| Riglin | Performance characteristics of airlift pumps with vortex induced by tangential fluid injection | |
| Ponomarenko et al. | Liquid jet gas ejectors: designs of motive nozzles, performance efficiency | |
| Yamazaki et al. | Studies on mixing process and performance improvement of jet pumps (Effect of nozzle and throat shapes) | |
| Nece et al. | Single-port suction manifolds | |
| Haryadi et al. | A Numerical Study on T-Reduce Junction Flow Distribution | |
| RU2377059C2 (en) | Shesterenko's device to disperse gas-fluid mix | |
| CN110124550A (en) | A kind of micro- power-assisted pipe-line mixer |