RU97780U1

RU97780U1 - MIXER PROCESSOR

Info

Publication number: RU97780U1
Application number: RU2009147384/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Евгеньевич Добрынин; Ислам Нориевич Эркенов; Рубен Варданович Гиноян
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Нижегородский институт прикладных технологий"
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2010-09-20

Abstract

1. Активатор процессов смешивания, содержащий корпус с отверстием для подвода инертной среды, осевое сопло для подвода активной среды, содержащее входной сужающийся участок и установленное в корпусе с образованием приемной камеры, и соосную с соплом камеру смешения, входной участок которой выполнен сужающимся, а выходной участок - расширяющимся по ходу потока, отличающийся тем, что выходной участок сопла выполнен цилиндрическим, а камера смешения снабжена цилиндрическим участком с длиной не менее его диаметра, расположенным между входным сужающимся и выходным расширяющимся участками. ! 2. Активатор процессов смешивания по п.1, отличающийся тем, что отношение площади поперечного сечения цилиндрического участка сопла к площади поперечного сечения цилиндрического участка камеры смешения равно 3,71-3,74. 1. The activator of the mixing process, comprising a housing with a hole for supplying an inert medium, an axial nozzle for supplying an active medium, containing an inlet tapering section and installed in the housing to form a receiving chamber, and a mixing chamber coaxial with the nozzle, the inlet section of which is made tapering, and the output section - expanding along the flow, characterized in that the output section of the nozzle is cylindrical, and the mixing chamber is equipped with a cylindrical section with a length of at least its diameter, located between the inlet m narrowing and exit expanding sections. ! 2. The activator of the mixing process according to claim 1, characterized in that the ratio of the cross-sectional area of the cylindrical section of the nozzle to the cross-sectional area of the cylindrical section of the mixing chamber is 3.71-3.74.

Description

Полезная модель относится к области струйной техники и может быть использована для получения на выходе из активатора процессов смешивания (далее по тексту - АПС) нагретой инертной среды, например жидкости, с давлением, превышающим как давление перекачиваемой жидкости, так и давление активной среды, например рабочего пара, на входе.The utility model relates to the field of inkjet technology and can be used to obtain at the outlet of the activator mixing processes (hereinafter referred to as APS) of a heated inert medium, for example a liquid, with a pressure exceeding both the pressure of the pumped liquid and the pressure of the active medium, for example working couple at the entrance.

Известен струйный аппарат по патенту РФ №2155280 F04F 5/14, который, по сути, также является активатором процессов смешивания. Известное устройство содержит корпус с отверстием для подвода жидкой среды, активное сопло с входным сужающимся и выходным расширяющимся участками, установленное в корпусе с образованием приемной камеры, и камеру смешения. Входной участок камеры смешения выполнен ступенчато сужающимся и образован коническими поверхностями, а выходной участок камеры смешения выполнен расширяющимся по ходу потока. При использовании в качестве эжектирующей газообразной среды пара, струйный аппарат может быть использован, например, в системах горячего водоснабжения и системах отопления.Known inkjet apparatus according to the patent of the Russian Federation No. 2155280 F04F 5/14, which, in fact, is also an activator of mixing processes. The known device comprises a housing with an opening for supplying a liquid medium, an active nozzle with an inlet tapering and expanding outlet sections, mounted in the housing with the formation of a receiving chamber, and a mixing chamber. The inlet section of the mixing chamber is made stepwise tapering and is formed by conical surfaces, and the outlet section of the mixing chamber is made expanding along the flow. When using steam as an ejecting gaseous medium, the jet apparatus can be used, for example, in hot water supply systems and heating systems.

Известное устройство обладает некоторой устойчивостью работы и обеспечивает регулирование режима работы с использованием любого из возможных способов регулирования.The known device has some stability and provides regulation of the operating mode using any of the possible methods of regulation.

Известное устройство по совокупности существенных признаков является наиболее близким к заявляемому техническому решению и выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа).The known device for the combination of essential features is the closest to the claimed technical solution and is selected as the closest analogue (prototype).

Недостатками известного устройства являются относительно невысокая эффективность нагнетания жидкости вследствие того, что расширяющийся конус сопла рассчитан на номинальный режим работы, а в остальных режимах создает повышенное вихреобразование, что также значительно увеличивает отложение солей на стенках устройства при его работе.The disadvantages of the known device are the relatively low efficiency of fluid injection due to the fact that the expanding cone of the nozzle is designed for a nominal mode of operation, and in other modes it creates increased vortex formation, which also significantly increases the deposition of salts on the walls of the device during its operation.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности нагнетания и уменьшение количества отложений.The technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of injection and reduce the number of deposits.

Указанный технический результат достигается тем, что в активаторе процессов смешивания, содержащем корпус с отверстием для подвода инертной среды, осевое сопло для подвода активной среды, содержащее входной сужающийся участок и установленное в корпусе с образованием приемной камеры, и соосную с соплом камеру смешения, входной участок которой выполнен сужающимся, а выходной участок - расширяющимся по ходу потока, согласно полезной модели, выходной участок сопла выполнен цилиндрическим, а камера смешения снабжена цилиндрическим участком с длиной не менее его диаметра, расположенным между входным сужающимся и выходным расширяющимся участками.The specified technical result is achieved by the fact that in the activator of the mixing process, comprising a housing with an aperture for supplying an inert medium, an axial nozzle for supplying an active medium containing an inlet tapering section and installed in the housing to form a receiving chamber, and a mixing chamber coaxial with the nozzle, the inlet section which is made tapering, and the output section is expanding along the flow, according to a utility model, the nozzle output section is cylindrical, and the mixing chamber is provided with a cylindrical section with a length of not less than its diameter, disposed between the input and output tapered expanding portions.

В качестве активной среды в АПС может использоваться пар, газ или жидкость. В качестве инертной текучей среды могут быть использованы жидкость или газ.As an active medium in APS steam, gas or liquid can be used. As an inert fluid, a liquid or gas may be used.

Кроме того, в АПС, используемых для получения на выходе из АПС нагретой жидкости с давлением, превышающим как давление перекачиваемой жидкости, так и давление рабочего пара на входе, отношение площади поперечного сечения цилиндрического участка активного парового сопла к площади цилиндрического участка камеры смешения равно 3,71-3,74.In addition, in the APS used to obtain heated liquid at the outlet of the APS with a pressure exceeding both the pressure of the pumped liquid and the pressure of the working steam at the inlet, the ratio of the cross-sectional area of the cylindrical section of the active steam nozzle to the square of the cylindrical section of the mixing chamber is 3, 71-3.74.

Данное выполнение АПС за счет цилиндрического участка активного сопла позволяет уменьшить вихреобразование в рабочем диапазоне режимов и тем самым увеличить эффективность устройства и снизить количество отложений солей жесткости, искажающих профиль проточной части АПС. Повышению эффективности работы АПС также способствует наличие удлиненного цилиндрического участка камеры смешения, в котором поток выравнивается и конденсация пара завершается.This implementation of the APS due to the cylindrical portion of the active nozzle can reduce vortex formation in the operating range of modes and thereby increase the efficiency of the device and reduce the number of deposits of hardness salts that distort the profile of the flow part of the APS. The presence of an elongated cylindrical section of the mixing chamber, in which the flow is leveled off and the condensation of the vapor is completed, also helps to increase the efficiency of the APS.

В заявляемом интервале отношения характерных площадей сопла и камеры смешения достигается достаточная в большинстве практических приложений степень повышения давления жидкости и при этом обеспечивается устойчивость заданного насосного режима работы АПС в большом интервале изменения давлений и температур пара и жидкости на входе и выходе.In the claimed range of the ratio of the characteristic areas of the nozzle and the mixing chamber, a sufficient degree of increase in the liquid pressure is achieved in most practical applications, while the stability of the specified pump operation mode of the APS is ensured in a wide range of pressure and temperature of the vapor and liquid at the inlet and outlet.

Указанная выше совокупность существенных признаков полезной модели на дату подачи заявки не известна в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна".The above set of essential features of a utility model at the filing date of the application is not known in the Russian Federation and abroad and meets the requirements of the criterion of "novelty."

Заявляемая полезная модель может быть реализована промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям критерия "промышленная применимость".The inventive utility model can be implemented industrially using well-known technical means, technologies and materials and meets the requirements of the criterion of "industrial applicability".

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, where:

- на фиг.1 изображена схема общего вида устройства,- figure 1 shows a diagram of a General view of the device,

- на фиг.2 представлены экспериментально полученные зависимости параметров режимов (максимальной температуры жидкости на входе в АПС и прироста ее давления) от геометрических характеристик устройства.- figure 2 presents the experimentally obtained dependence of the parameters of the modes (maximum fluid temperature at the entrance to the APS and the increase in its pressure) on the geometric characteristics of the device.

АПС содержит корпус 1 с отверстием 2 для подвода инертной, например, жидкой среды, сопло 3 для подвода активной среды, например, водяного пара, установленное в корпусе 1 с образованием приемной камеры 4, и камеру 5 смешения. Сопло 3 содержит входной сужающийся конусный участок 6 и выходной цилиндрический участок 7. Камера 5 смешения по ходу потока содержит входной сужающийся конусный участок 8, цилиндрический участок 9, длина которого выполнена не менее его диаметра, и расширяющийся конусный участок 10. В тех АПС, которые предназначены для создания повышенного напора инертной среды, когда ее давление за АПС больше давления активной среды на входе, отношение площади F_cпоперечного сечения цилиндрического участка 7 сопла 3 к площади F_кцилиндрического участка 9 камеры 5 смешения равно 3,71-3,74. При увеличении указанного отношения более 3,75 сужается диапазон устойчивых режимов с превышением выходного давления жидкости над давлением рабочего пара при отклонении входных температур и давлений и выходного давления от расчетных значений. При уменьшении указанного отношения менее 3,7 снижается достигаемый в АПС напор и становится при начальной температуре жидкости 40° менее 20 м вод.ст.APS contains a housing 1 with an opening 2 for supplying an inert, for example, liquid medium, a nozzle 3 for supplying an active medium, for example, water vapor, installed in the housing 1 with the formation of a receiving chamber 4, and a mixing chamber 5. The nozzle 3 contains an inlet tapering conical section 6 and an outlet cylindrical section 7. The mixing chamber 5 along the flow contains an inlet tapering conical section 8, a cylindrical section 9, the length of which is made not less than its diameter, and an expanding conical section 10. In those APS, which designed to create a high pressure inert medium, when its pressure behind the APS is greater than the pressure of the active medium at the inlet, the ratio of the area F _{c of the} cross section of the cylindrical section 7 of the nozzle 3 to the area F _{to the} cylindrical section 9 of the chamber 5 mixing times is 3.71-3.74. With an increase in the indicated ratio of more than 3.75, the range of stable regimes narrows with an excess of the liquid outlet pressure over the working vapor pressure when the inlet temperatures and pressures and the outlet pressure deviate from the calculated values. With a decrease in this ratio of less than 3.7, the pressure achieved in the APS decreases and at an initial temperature of the liquid 40 ° decreases less than 20 m water.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Активная среда, например, в виде пара подается в сопло 3. Наличие выходного цилиндрического участка 7 сопла 3 стабилизирует поток пара и ускоряет его до местной скорости звука. За соплом 3 скорость увеличивается до сверхзвуковой в волнах расширения, формирующих струю пара в соответствии с давлением в камере 5 смешения. Последнее равно давлению насыщения при температуре смеси пара и жидкости в камере 5 смешения, которая зависит от регулирования их расходов в данный момент. Таким образом, поток пара саморегулируется и с минимальными потерями увлекает в камеру 5 смешения жидкую среду, которая поступает через отверстие 2 и приемную камеру 4. В ходе сверхзвукового течения двухфазной среды в сужающемся участке Вив цилиндрическом 9 камеры 5 смешения интенсивно идет процесс конденсации пара, уменьшения удельного объема, передачи тепловой энергии от пара к жидкости, и в конце участка 9 образуется волна уплотнения, за которой идет дозвуковой однофазный поток с повышенной величиной давления. В результате дальнейшего торможения потока на расширяющемся конусном участке 10 камеры 5 смешения еще часть кинетической энергии потока преобразуется в давление, после чего жидкостная среда с полученным в АПС напором подается потребителю. Удлиненная камера 5 смешения с небольшими углами конусных участков снижает вихреобразование, что предотвращает отложение солей на стенках, а также увеличивает гидродинамическую эффективность аппарата как насоса. Указанный выше интервал отношения площадей сопла и камеры смешения 3,71-3,74 обеспечивает вполне достаточный подъем давления даже для подогретой воды, например, при подаче ее с нулевой отметки после осветления в деаэратор на высоту до 20 м.The operation of the device is as follows. The active medium, for example, in the form of steam is supplied to the nozzle 3. The presence of the output cylindrical section 7 of the nozzle 3 stabilizes the steam flow and accelerates it to the local speed of sound. Behind the nozzle 3, the speed increases to supersonic in the expansion waves forming a steam jet in accordance with the pressure in the mixing chamber 5. The latter is equal to the saturation pressure at the temperature of the mixture of steam and liquid in the mixing chamber 5, which depends on the regulation of their costs at the moment. Thus, the steam flow is self-regulating and, with minimal losses, entrains the liquid medium into the mixing chamber 5, which enters through the hole 2 and the receiving chamber 4. During the supersonic flow of the two-phase medium in the narrowing section of the cylindrical chamber 9 of the mixing chamber 5, the steam condensation is intensively undergoing, reducing specific volume, the transfer of thermal energy from steam to liquid, and at the end of section 9, a compaction wave is formed, followed by a subsonic single-phase flow with an increased pressure value. As a result of further deceleration of the flow in the expanding cone section 10 of the mixing chamber 5, another part of the kinetic energy of the flow is converted to pressure, after which the liquid medium with the pressure obtained in the APS is supplied to the consumer. The elongated mixing chamber 5 with small angles of the conical sections reduces vortex formation, which prevents the deposition of salts on the walls, and also increases the hydrodynamic efficiency of the apparatus as a pump. The aforementioned interval of the ratio of the areas of the nozzle and the mixing chamber 3.71-3.74 provides a quite sufficient pressure rise even for heated water, for example, when it is supplied from the zero mark after clarification to the deaerator to a height of 20 m.

На фиг.2 показана экспериментально полученная зависимость максимально допустимой температуры воды на входе в АПС и максимального подъема давления этой воды от отношения минимальных площадей поперечных сечений сопла 3 и камеры 5 смешения (на оси абсцисс указаны отношения площадей и соответствующие им отношения диаметров). Для всех точек величины давления воды на входе близки к 26±2 м вод.ст. Максимальный напор, создаваемый АПС на этих граничных режимах перед срывом насосного эффекта, составлял от 12 (при относительном диаметре Dотн=1,1) до 20 м (при Dотн=1,9) и до 40 м при Dотн=2,22.Figure 2 shows the experimentally obtained dependence of the maximum allowable water temperature at the entrance to the APS and the maximum pressure rise of this water on the ratio of the minimum cross-sectional areas of the nozzle 3 and the mixing chamber 5 (the abscissa shows the area ratios and the corresponding diameter ratios). For all points, the inlet water pressure values are close to 26 ± 2 m water column The maximum pressure created by the APS at these boundary conditions before the pumping effect was disrupted ranged from 12 (with a relative diameter of Drel = 1.1) to 20 m (with Drel = 1.9) and up to 40 m with Drel = 2.22.

Температуры воды до 40°С соответствуют наиболее вероятным случаям применения АПС как насоса, например при подкачке с одновременным подогревом воды из водоема или бака-накопителя для мойки, при перекачке с подогревом сырой воды через систему химводоподготовки (ХВП), при подаче осветленной и умягченной воды из ХВП с температурой 35-40°С на деаэратор, обычно установленный на высоте от 10 до 20 м. Предельная температура входящей воды около 42°С соответствует АПС с отношением минимальных диаметров сопла и камеры смешения 1,92-1,94 и площадей соответственно 3,7-3,75. Тем самым подтверждена целесообразность использования при конструировании АПС с давлением жидкости на выходе, превышающем давление рабочего пара, отношения минимальных сечений сопла и камеры смешения в диапазоне 3,71-3,74.Water temperatures up to 40 ° C correspond to the most probable cases of using APS as a pump, for example, when pumping while heating water from a reservoir or storage tank for washing, when pumping with heating raw water through a chemical water treatment system (CWP), when applying clarified and softened water from CWP with a temperature of 35-40 ° C to a deaerator, usually installed at a height of 10 to 20 m. The maximum inlet water temperature of about 42 ° C corresponds to APS with a ratio of the minimum nozzle and mixing chamber diameters of 1.92-1.94 and areas corresponding to It is 3.7-3.75. Thus, the expediency of using the ratio of the minimum cross sections of the nozzle and mixing chamber in the range of 3.71-3.74 in the design of APS with a liquid pressure at the outlet exceeding the pressure of the working vapor is confirmed.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет повысить эффективность нагнетания и уменьшить количество отложений.Thus, the claimed device allows to increase the efficiency of injection and reduce the amount of deposits.

Claims

1. The activator of the mixing process, comprising a housing with a hole for supplying an inert medium, an axial nozzle for supplying an active medium, containing an inlet tapering section and installed in the housing to form a receiving chamber, and a mixing chamber coaxial with the nozzle, the inlet section of which is made tapering, and the output section - expanding along the flow, characterized in that the output section of the nozzle is cylindrical, and the mixing chamber is equipped with a cylindrical section with a length of at least its diameter, located between the inlet m narrowing and exit expanding sections.

2. The activator of the mixing process according to claim 1, characterized in that the ratio of the cross-sectional area of the cylindrical section of the nozzle to the cross-sectional area of the cylindrical section of the mixing chamber is 3.71-3.74.