Жидкостно-газовый эжектор

 

Изобретение относится к струйной технике и может быть использовано в химической и сахарной промышленности. Эжектор содержит приемную камеру с активным соплом и корпус с камерой смешения, размещенной в корпусе коаксиально с ним с образованием полости, при этом камера смешения выполнена из тонкостенного металлического материала с упругими свойствами, внутри камеры смешения коаксиально последней без зазора плотно закреплена обечайка из антиадгезионного и антифрикционного материала, в полости на наружной поверхности камеры смешения размещены и закреплены цилиндрические электродинамические излучатели, выполненные в виде обмоток, изолированных от камеры смешения прокладками из диэлектрического материала, подключаемые к генератору периодических импульсов напряжения, при этом в активном сопле установлен полый профилированный обтекатель с острой кромкой, внутри обтекателя и на наружной поверхности сопла смонтированы электродинамические излучатели, а приемная камера выполнена в виде коноидальной насадки, выходной торец которой состыкован с камерой смешения, причем приемная камера снабжена снаружи кольцевым распределительным коллектором для подвода пассивной среды, сообщенным с ней на входном торце кольцевым отверстием. Технический результат изобретения заключается в предотвращении отложений на срезе активного сопла, повышении объемного коэффициента эжекции и коэффициента полезного действия. 3 ил.

Изобретение относится к струйной технике и может быть использовано в химической и сахарной промышленности.

Известен жидкостно-газовый эжектор, содержащий приемную камеру с патрубками подвода жидкой и газовой сред, активное сопло и камеру смешения, установленную соосно приемной камере, причем приемная камера снабжена поперечной перегородкой с центральным отверстием, расположенной с зазором относительно сопла, а участок приемной камеры между перегородкой и патрубком подвода жидкой среды выполнен перфорированным (авт. св. СССР №1105698, кл. F 04 F 5/02, 1984).

Недостатками известного эжектора являются подсос атмосферного воздуха и смешивание его с газовой и жидкой средами, что не всегда допустимо по технологическим соображениям; предотвращение отложений достигается только на срезе активного сопла, но не обеспечивается в камере смешения.

Ближайшим техническим решением является жидкостно-газовый эжектор, содержащий приемную камеру с активным соплом и корпус с камерой смешения, размещенной в корпусе коаксиально с ним с образованием полости (авт. св. СССР №1642091, кл. F 04 F 5/04, 1991).

Недостатками известного эжектора являются малая эффективность удаления образовавшихся отложений на срезе активного сопла и с внутренней поверхности камеры смешения в результате постепенного обжатия ее давлением воды или сжатого воздуха, подаваемых в полость; сравнительно невысокие объемный коэффициент эжекции и коэффициент полезного действия.

Технический результат изобретения заключается в предотвращении отложений на срезе активного сопла, повышении объемного коэффициента эжекции и коэффициента полезного действия.

Этот результат достигается тем, что в жидкостно-газовом эжекторе, содержащем приемную камеру с активным соплом и корпус с камерой смешения, размещенной в корпусе коаксиально с ним с образованием полости, камера смешения выполнена из тонкостенного металлического материала с упругими свойствами, внутри камеры смешения коаксиально последней без зазора плотно закреплена обечайка из антиадгезионного и антифрикционного материала, в полости на наружной поверхности камеры смешения размещены и закреплены цилиндрические электродинамические излучатели, выполненные в виде обмоток, изолированных от камеры смешения прокладками из диэлектрического материала, подключаемые к генератору периодических импульсов напряжения, при этом в активном сопле установлен полый профилированный обтекатель с острой кромкой, внутри обтекателя и на наружной поверхности сопла смонтированы электродинамические излучатели, а приемная камера выполнена в виде коноидальной насадки, выходной торец которой состыкован с камерой смешения, причем приемная камера снабжена снаружи кольцевым распределительным коллектором для подвода пассивной среды, сообщенным с ней на входном торце кольцевым отверстием.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез жидкостно-газового эжектора; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.

Жидкостно-газовый эжектор содержит (фиг.1) коноидальную приемную камеру 1, включающую входной и выходной торцы 2 и 3 соответственно, с активным соплом 4, соосно установленный корпус 5 с камерой смешения 6 из тонкостенного металлического материала с упругими свойствами, размещенной в корпусе 5 коаксиально с ним с образованием герметичной полости 7 и кольцевой распределительный коллектор 8 (фиг. 2) для подвода пассивной среды. Внутри камеры смешения 6 коаксиально последней без зазора плотно закреплена обечайка 9 из антиадгезионного и антифрикционного материала, например фторопласта-4. В полости 7 на наружной поверхности камеры смешения 6 размещены и закреплены цилиндрические электродинамические излучатели 10, выполненные в виде обмоток 11 (фиг.3), изолированных от камеры смешения 6 прокладками из диэлектрического материала 12. В активном сопле 4 установлен полый профилированный обтекатель 13 с острой кромкой 14. Внутри обтекателя 13 и на наружной поверхности активного сопла 4 смонтированы электродинамические излучатели 15 и 16. Излучатели 10, 15, 16 подключены к генератору периодических импульсов напряжения 17. Приемная камера 1 на входном торце 2 сообщена с кольцевым распределительным коллектором 8 кольцевым отверстием 18. На коллекторе 8 имеется патрубок для подвода пассивной среды 19.

Жидкостно-газовый эжектор работает следующим образом.

Активная жидкостная среда, например сахарсодержащий раствор, содержащий гидроокись кальция, истекая из активного сопла 4, эжектирует из кольцевого распределительного коллектора 8 пассивную газообразную среду, например сатурационный газ, в состав которого входит диоксид углерода, в камеру смешения 6, где образуется жидкостно-газовая эмульсия. Подвод пассивной среды в приемную камеру, осуществляемый через кольцевое отверстие 18, способствует равномерно распределенной подаче, уменьшает потери на гидравлическое сопротивление и повышает коэффициент полезного действия эжектора. Активная жидкостная среда, истекающая из сопла 4, обтекает полый профилированный обтекатель 13 с острой кромкой 14, предназначенный для дополнительной турбулизации потока жидкой фазы с целью создания быстрого кавитационного смешения активной и пассивной сред в вихревых пеленах в зоне замыкания суперкаверн, генерируемых за счет импульсного воздействия электродинамического излучателя 15 на острую кромку 14 профилированного обтекателя 13. В камере смешения 6 замыкаются кавитационные каверны, образовавшиеся на острой кромке 14 профилированного обтекателя 13, с появлением множества мелких кавитационных пузырьков. В момент, когда пузырьки лопаются, происходит дополнительное микросмешение и активация реагирующих веществ, за счет чего обеспечивается эффект кавитационного воздействия на поглощение диоксида углерода. Одновременно активная и пассивная среды вступают в химическое взаимодействие. В результате в потоке эмульсии образуются твердые частицы карбоната кальция, которые в силу их адгезии могут осаждаться на внутренней поверхности обечайки 9 и на срезе активного сопла 4.

Возникновение отложений нарушает нормальную работу эжектора и может привести к его остановке. Выполнение обечайки 9 из антиадгезионного и антифрикционного материала, например фторопласта-4, обладающего к тому же абсолютной стойкостью к щелочным растворам, способствует уменьшению адгезии частиц карбоната кальция к поверхности обечайки 9 и уносу их с жидкой фазой.

Для обеспечения нормальной работы эжектора в длительном режиме обечайка 9 и активное сопло 4 подвергаются импульсным деформациям, создаваемым электродинамическими излучателями 10 и 16, поочередно подключаемыми к генератору периодических импульсов напряжения 17.

При протекании импульса тока через обмотки одного из излучателей 10, а также 16 в них создаются импульсные магнитные поля, наводящие вихревые токи под ними в металлическом материале камеры смешения 6 и активного сопла 4. Взаимодействие вихревых токов с импульсным магнитным полем приводит к возникновению силы отталкивания и кратковременной ударной деформации камеры смешения 6 и активного сопла 4. Ударная деформация передается на карбонатные отложения и они легко обрушиваются и уносятся жидкостно-газовым потоком. Поскольку камера смешения 6 и активное сопло 4 выполнены из тонкостенного металлического материала с упругими свойствами, то после снятия кратковременной ударной деформации они восстанавливают свою исходную форму. Размещение на камере смешения 6 нескольких электродинамических излучателей способствует локализации и повышает мощность ударных воздействий на отдельных ее участках, что позволяет эффективнее удалять отложения с внутренней поверхности обечайки 9. Указанная операция восстановления нормальной работы эжектора производится периодически по мере необходимости и может быть автоматизирована.

Таким образом, в жидкостно-газовом эжекторе, по сравнению с прототипом, достигаются следующие преимущества:

- уменьшение отложений на срезе активного сопла за счет размещения на нем электродинамического излучателя;

- повышение объемного коэффициента эжекции и коэффициента полезного действия за счет уменьшения гидравлических потерь вследствие совпадения векторов скоростей смешиваемых фаз при контакте высокоскоростной струи рабочей жидкости и пассивной среды, а также за счет коноидального исполнения приемной камеры;

- повышение объемного коэффициента массопередачи при поглощении диоксида углерода за счет кавитационного воздействия на жидкую фазу.

Формула изобретения

Жидкостно-газовый эжектор, содержащий приемную камеру с активным соплом и корпус с камерой смешения, размещенной в корпусе коаксиально с ним с образованием полости, отличающийся тем, что камера смешения выполнена из тонкостенного металлического материала с упругими свойствами, внутри камеры смешения коаксиально последней без зазора плотно закреплена обечайка из антиадгезионного и антифрикционного материала, в полости на наружной поверхности камеры смешения размещены и закреплены цилиндрические электродинамические излучатели, выполненные в виде обмоток, изолированных от камеры смешения прокладками из диэлектрического материала, подключаемые к генератору периодических импульсов напряжения, при этом в активном сопле установлен полый профилированный обтекатель с острой кромкой, внутри обтекателя и на наружной поверхности сопла смонтированы электродинамические излучатели, а приемная камера выполнена в виде коноидальной насадки, выходной торец которой состыкован с камерой смешения, причем приемная камера снабжена снаружи кольцевым распределительным коллектором для подвода пассивной среды, сообщенным с ней на входном торце кольцевым отверстием.

РИСУНКИ