Струйный аппарат для перекачки газосодержащей жидкости

 

Сущность изобретения: активное сопло и камера смещения образуют единый сужающийся канал. Проточная часть патрубка 2 подвода газосодержащей жидкости выполнена в виде системы последовательных конфузорных участков, узел сепарации - в виде элементов, размещенных на выходе с йозможностью формирования вихревых зон между участками, газоотводящий тракт - в виде перепускных магистралей, сообщающих центральные области вихревых зон с проточной частью канала. Площадь входного сечений каждого предыдущего конфузорного участка меньше площади входного сечения последнего. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 04 F 5/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 5016380/29 (22) 13,12.91 (46) 07,02,93. Бюл. ¹ 5 (76) В.А. Калаев (56) Авторское свидетельство СССР

N 687268, кл, F 04 F 5/24, 1979. (54) СТРУЙНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ГАЗОСОДЕРЖАЩЕЙ ЖИДКОСТИ (57) Сущность изобретения: активное сопло и камера смещения образуют единый сужающийся канал. Проточная часть патрубка

Изобретение относится к энергетике и гидравлике и может быть использовано в процессах отделения газообразных сред.от жидкости в машиностроительной, химической, пищевой промышленности и других отраслях хозяйства.

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

Недостатком известного устройства яв ляется низкая эффективность отделения газа.

Наиболее близким к предлагаемому является струйный аппарат для перекачки газосодержащей жидкости, принятый эа прототип, содержащий активное сопло, патрубок подвода газосодержащей жидкости с узлом сепарации и газоотводящий тракт.

Недостатки прототипа следующие:

1) недостаточная степень отделения;

2) большие гидравлические потери в проточной части;

„„5U ÄÄ 1794204 АЗ подвода газосодержащей жидкости выполнена в виде системы последовательных конфузорных участков, узел сепарации — в виде элементов, размещенных на выходе с воэможностью формирования вихревых зон между участками, газоотводящий тракт — в виде перепускных магистралей, сообщающих центральные области вихревых зон с проточной частью канала. Площадь входного сечения каждого предыдущего конфузорного участка меньше площади входного сечения последнего. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

3) невозможность одновременного смешения отделенного газа с другими агентами (жидкостью или газом);

4) значительная доля капельной жидкости в отсепарированном газе, Причины недостатков — отсутствие в потоке зон псниженного давления, охватывающих не только периферию, но и ядро потока, а также средств для отбора газовой сО фазы из ядра (середины) вихревых зон. ф

Цель изобретения состоит в интенсификации процесса выделения и сепарации газа, содержащегося в жидкости как в свободнрм, так и растворенном состоянии.

Для этого в струйном аппарате, содержащем активное сопло, патрубок подвода газосодержащей жидкости с узлом сепара- () ции и газоотводящий тракт, активное сопла и камера смешения образуют единый сужающийся канал, проточная часть патрубка подвода газосодержащей жидкости выполнена в виде системы последовательных конфузорных участков, узел сепарации — в виде вихреобразующих элементов, размещенных на выходе из них с возможностью фор1794204 мирования вихревых зон между участками. а газоотводящий тракт — в виде перепускных магистралей, сообщающих центральные области вихревых зон с проточной частью канала, при этом площадь выходного сечения каждого предыдущего конфузорного участка меньше площади входного сечения последующего, Основной технический результат, достигаемый при использовании указанной совокупности признаков, достаточных во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый обьем правовой охраны, . состоит в увеличении степени отделения газа (интенсивная дегазация), при незначи тельных гидравлических потерях, обеспечиваемых плавностью профилей, наличием развитой площади поверхности дегазации вихревых зон. Кроме того, центральная область каждой последующей вихревой зоны может быть сообщена с участком сужающегося канала с поперечным сечением, меньшим поперечного сечения участка канала, сообщенного с центральной областью предыдущей вихревой зоны.

Такое выполнение обеспечивает раздельный отбор разных компонентов газовой фазы, имеющих разные термобарические условия выделения. Активное сопло и камера смешения могут быть выполнены в виде обечайки, по меньшей мере частично охватывающей патрубок подвода газосодержащей жидкости с образованием сужающегося канала между внутренней поверхностью обечайки и наружной поверхностью патрубка. За счет такого выполнения уменьшаются габариты и упрощается конструкция устройства.

Помимо этого на внутренней поверхности патрубка подвода газосодержащей жидкости могут быть выполнены пилообразные кольцевые выступы с острыми кромками на вершийах, смещенными к краю каждого из выступов в сторону выхода патрубка, при этом вихреобразующие элементы образованы острыми кромками, а конфузорные уча. стки — частями выступов, расположенных относительно вершин со стороны входа в патрубок. Установлено, что таким образом интенсифицируется вихреобразование и при минимальных габаритах устройства.

Острая. кромка может быть выполнена кольцевой, а поверхность каждого выступа, примыкающая к кромке со стороны выхода патрубка, вогнута в сторону его входа с образованием кольцевой торообразной выемки в теле выступа, примыкающей к острой кромке. При данном варианте обеспечива ются наибольшая длина кромки, усиление сепарации газа и снижение гидравлических потерь. Одновременно обеспечивается укрупнение капель жидкости, попавших в зону газовой фазы.

5 Аппарат может быть снабжен полым центральным телом, размещенным с зазором в патрубке подвода газосодержащей жидкости, с кольцевыми выступами на наружной поверхности и острыми кромками на вершинах, смещенными к краю каждого иэ выступов в сторону выхода патрубка и образующими дополнительные вихреобразующие элементы с возможностью форми.рования вблизи острых кромок

"5 дополнительных вихревых зон, при этом внутренняя полость центрального тела сообщена с проточной частью сужающегося канала и с центральными областями дополнительных вихревых зон. Такое выполнение аппарата существенно увеличивает протяженность и обьем зон вихреобраэовачия, интенсифицируются процессы сепарации, а также предотвращается образование газового шнура в центральной части патрубка.

При этом поверхность каждого выступа на центральном теле, примыкающая к острой кромке со стороны выхода из патрубка подвода газосодержащей жидкости, может быть вогнута в сторону его входа с образоЗ0 еанием торообразной выемки е теле выступа, прилегающей к его острой кромке, центральное тело расположено соосно патрубку, а вихреобразующие элементы на патрубке и центральном теле размещены

З5 напротив друг друга.

Как указывалось выше, таким образом достигается усиление сепарации газа, снижение потерь давления и уноса капельной жидкости отсепарироеанным газом, 40 На чертеже приведена схема предлагаемого струйного аппарата.

Струйный аппарат содержит активное сопло 1 и камеру 2 смещения, образующие единый сужающийся канал 3, патрубок 4 подвода газосодержащей среды с узлом се- парации и газоотводящий тракт (позицией не обозначены). Проточная часть патрубка 4 подвода газосодержащей жидкости выполнена в виде системы последовательных кон50 фузорных участков 5, 6, причем площадь выходного сечения f> каждого предыдущего конфузорного участка 5 меньше площади f2 входного сечения последующего конфузорного участка 6..Узел сепарации выполнен в

55 виде еихреобразующих элементов 7. размещенных на выходе из участков 5 и 6 с возможностью формирования вихревых зон 8-и

9 между участками 5 и 6, а газоотеодящий тракт — в виде перепускных магистралей 10 и 11, сообщающих центральные области

1794204

25

30 центральным телом 16, размещенным с зазором B патрубке 4 подвода газосодержа- 35

45 центральном теле 16, примыкающая к ост- рой кромке 18 со стороны выхода из патруб- 50

55 вихревых эон 8 и 9 с проточной частью канала 3, Центральная область каждой последующей вихревой эоны 9 сообщена с участком сужающегося канала 3 с поперечным сечением, меньшим поперечного сечения участка канала 3, сообщенного с центральной областью предыдущей вихревой зоны 8, Активное сопла 1 и камера 2 смешения могут быть выполнены в виде обечайки 12, по меньшей мере частично охватывающей патрубок 4 подвода газосодержащей жидкости с образованием сужающегося канала

3 между внутренней поверхностью обечайки 12 и наружной поверхностью патрубка 4.

На внутренней поверхности патрубка 4 могут быть выполнены пилообразные кольцевые выступы 13 с острыми кромками 14 на вершинах, смещенными к краю каждого из выступов 13 в сторону выхода патрубка

4, при этом вихреобразующие элементы 7 образованы острыми кромками 14, а конфузорные участки 5 и 6 — частями выступов 13, расположенных относительно вершин со стороны входа в патрубок 4, Острая кромка 14 может быть выполнена кольцевой, а поверхность каждого выступа 13, примыкающая к кромке 14 со стороны выхода патрубка 4, вогнута в сторону его входа с образованием кольцевой торообразной выемки 15 в теле выступа 13,примыкающей к острой кромке 14.

Аппарат может быть снабжен полым щей жидкости, с кольцевыми выступами 17 на наружной поверхности и острыми кром.ками 18 на вершинах, смещенными к краю каждого из выступов 17 в сторону выхода патрубка 4 и образующими дополнительные вихреобраэующие элементы с возможностью формирования вблизи острых кромок

18 дополнительных вихревых зон 19, при этом внутренняя полость 20 центрального тела 16 сообщена с проточной частью сужающегося канала 3 и с центральными областями дополнительных вихревых зон 19.

Поверхность каждого выступа 17 на ка 4 подвода газосодержащей жидкости вогнута в сторону его входа с образованием торообразной выемки 21 в теле выступа 17, прилегающей к его острой кромке 18, центральное тело 16 расположено соосно пат.рубку 4, а вихреобрэзующие элементы 7 и

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

Предлагаемый струйный аппарат работает следующим образом.

Активная среда под давлением подается от источника через активное сопла 1 в камеру 2 смешения. В сужающемся канале

3 давление активной среды уменьшается по направлению к выходу. Одновременно в патрубок 4 подается газосодержащая жидкость, которая протекает через систему конфузорных участков 5 и 6, последовательно обтекая вихреобразующие элементы 7, 3а каждым из этих элементов образуется вихревая зона 8 или 9, где давление понижается. В эти зоны диффундирует растворенный газ,паровая фаза, а также поступают уже образовавшиеся или находящиеся в потоке пузырьки свободного газа. Из вихревых эон .

8 и 9 свободная газовая фаза по перепускным магистралям 10 и 11 отсасывается в сужающийся канал 3. Заявленное соотношение площадей fi u fr обеспечивает сохранение вихревых зон в широком диапазоне режимов работы аппарата.

Смесь активной среды откаченным свободным газом отводится из камеры 2 смещения и утилизируется, При сообщении вихревых зон с участками канала 3 с уменьшающимся поперечным сечением обеспечивается снижение давления в вихревых зонах в направлении потока, что обеспечивает раздельный отбор разных по свойствам компонентов газовой фазы.

Наличие пилообразных выступов 13 обеспечивает формирование потока с минимальными потерями, кольцевые острые кромки 4 — усиление вихреобразования и интенсификацию сепарации газа.

Наличие в полости патрубка 4 центрального тела с профилированной поверхностью позволяет создать систему концентричных кольцевых (торообразных) вихревых зон, обеспечивающих практически полное удаление газа из жидкости, как за счет увеличения их количества, так и за счет обеспечения оптимальной конфигурации, Экспериментальное испытание макета заявленного устройства показало, что по сравнению с лучшим из известных устройств аналогичного назначения было достигнуто повышение степени отделения газа на 30 при снижении гидравлических потерь на 6-11 .

1794204

Формула изобретения

1. Струйный аппарат для перекачки газосодержащей жидкости, содержащий активное сопло, патрубок подвода газосодержащей.жидкости с узлом сепарации, и газоотводящий тракт, о т л и ч а юшийся тем, что активное сопло и камера смещения образуют единый сужающийся канал, проточная часть патрубка подвода газосодержащей жидкости выполнена в виде системы последовательных конфузорных участков, узел сепарации — в виде вихреобразующих элементов, размещенных на выходе из них с возможностью формирования вихревых зон между участками, а газоотводящий тракт — в виде перепускных магистралей, сообщающих центральные области вихревых зон с проточной частью канала, при этом площадь выходного сечения каждого предыдущего конфузорного участка меньше площади входного сечения последующего, 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что центральная область каждой последующей вихревой зоны сообщена с участком сужающегося канала с поперечным сечением, меньшим поперечного сечения участка канала, сообщенного с центральной областью предыдущей вихревой зоны.

3. Аппарат по п.2, отличающийся тем, что активное сопла и камера смешения выполнены в виде обечайки. по меньшей мере частично охватывающей патрубок подвода газосодержащей жидкости с образованием сужающегося канала между внутренней поверхностью обечайки и наружной поверхностью патрубка.

4. Аппарат по п,1, или 2, или 3, о т л ич а ю шийся тем, что на внутренней поверхности патрубка подвода газосодержащей жидкости выполнены пилообразные кольцевые выступы с острыми кромками на вершинах, смещенными к краю каждого иэ выступов в сторону ыхода патрубка. при этом вихреобразующие элементы образованы острыми кромками, а конфузорные участки — частями выступов, 5 расположенных относительно вершин со стороны входа в патрубок.

5, Аппарат поп 4, о тл ич а ю щи и с я тем, что острая кромка выполнена кольцевой, а поверхность каждого выступа, примы10 кающая к кромке со стороны выхода патрубка, вогнута в сторону его входа с образованием кольцевой торообразной выемки в теле выступа, примыкающей к острой кромке, 15 6. Аппарат по п,1, или 2, или 3, или 4, или

5, отличающийся тем, что он снабжен полым центральным телом, размещенным с зазором в патрубке подвода газосодержащей жидкости, с кольцевыми выступами на

20 наружной поверхности и острыми кромками на вершинах, смещенными к краю каждого из выступов в сторону выхода патрубка и образующими дополнительные вихреобразующие элементы с воэможностью форми25 рования вблизи острых кромок дополнительных вихревых зон, при этом внутренняя полость центрального тела сообщена с проточной частью сужающегося канала и с центральными областями допол30 нительных вихревых зон.

7, Аппарат по и 6, отличающийся тем, что. поверхность каждого выступа на центральном теле, примыкающая к острой

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

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

1794204

Составитель В,Калаев

Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 530 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5