Акустическая прямоточная газовая горелка

Авторы патента:

B06B1/20 - с использованием колебаний протекающей среды

Владельцы патента RU 2469802:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (RU)

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к плавильным и нагревательным агрегатам, в которых образуется химический недожог топлива и имеет место значительная эмиссия оксидов азота. Акустическая прямоточная газовая горелка включает корпус горелки, патрубок для подачи природного газа, патрубок для подачи воздуха для горения, центральное газовое сопло и периферийное воздушное сопло, внутренний трубопровод подачи природного газа, газоструйный акустический излучатель, состоящий из сопла, резонатора и рефлектора, при этом внутренний трубопровод подачи природного газа выполнен переменным сечением, и часть этого трубопровода, имеющая увеличенное поперечное сечение, образует корпус газоструйного акустического излучателя, в котором размещены его сопло, резонатор и рефлектор, при этом сопло и резонатор газоструйного акустического излучателя, а также внутренний трубопровод подачи природного газа размещены соосно, расстояние от закрытой торцевой поверхности резонатора до выходного сечения центрального газового сопла горелки составляет 3-5 диаметров выходного сечения центрального газового сопла, а площадь поперечного сечения между внешним диаметром резонатора и внутренним диаметром корпуса газоструйного акустического излучателя равна площади поперечного сечения внутреннего трубопровода подачи природного газа. Технический результат, достигаемый от реализации заявленной акустической прямоточной газовой горелки, обеспечивает снижение потерь звуковых колебаний при их воздействии на факел газовой горелки, уменьшение габаритов и стоимости горелочного устройства, сокращение длины факела, снижение химического недожога топлива и уменьшение эмиссии оксидов азота. 1 ил.

Известно применение газоструйных акустических излучателей на мартеновских печах, позволяющее значительно снижать содержание оксидов азота в дымовых газах [1]. Однако недостатками этого устройства являются использование в качестве рабочего газа дополнительного энергоносителя - компрессорного воздуха, и расположение акустических излучателей в удалении от горелочных устройств, что снижает эффективность влияния акустического поля на процесс горения. Известна также конструкция газовой горелки (ФСГ-Р) с регулируемой длиной факела и раздельной подачей газа в центральное и периферийное сопла горелки [2]. При этом удается сократить длину факела, снизить химический недожог топлива и обеспечить оптимальные условия нагрева металла, в том числе при факельно-сводовом отоплении. Однако недостатком этой конструкции является значительная неуправляемая эмиссия оксидов азота.

Известна также конструкция горелки для плавильных агрегатов, включающая раздельный центральный и периферийный подвод газа, наличие газоструйного акустического излучателя с использованием в качестве рабочего газа - природного газа, а также лопаточный завихритель, установленный перед выходными соплами горелки [3].

Данная конструкция горелки позволяет регулировать длину факела и выбирать его оптимальную длину в соответствии с потребностями технологии агрегата.

Однако недостатком данной конструкции является расположение газоструйного акустического излучателя в хвостовой части горелки, фактически вне ее основной конструкции. Таким образом, расстояние от выхода акустического излучателя до выходных сопел горелки является значительным, что приводит к большим потерям акустической мощности. При этом ось «сопло-резонатор» расположена перпендикулярно движению потока газа, что усложняет конструкцию и приводит к дополнительным потерям акустической мощности.

Кроме того, установка лопаток-завихрителей в сопловой части горелки приводит к эффекту рассеяния акустических волн, что еще больше снижает акустическую мощность на выходе из сопел горелки.

Потери акустической мощности также увеличиваются при разделении потоков газа и его подаче на центральное и периферийное сопло в корпусе горелки.

В результате возможный эффект от снижения эмиссии оксидов азота и уменьшения длины факела при установке газоструйного акустического излучателя фактически не реализуется.

Технической задачей настоящего изобретения является снижение потерь звуковых колебаний при их воздействии на факел газовой горелки, уменьшение габаритов и стоимости горелочного устройства, сокращение длины факела, уменьшение химического недожога топлива и эмиссии оксидов азота при работе газовой горелки.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что акустическая прямоточная газовая горелка, включающая корпус горелки, патрубок для подачи природного газа, патрубок для подачи воздуха для горения, центральное газовое сопло и периферийное воздушное сопло, внутренний трубопровод подачи природного газа, газоструйный акустический излучатель, состоящий из сопла, резонатора и рефлектора, отличается тем, что внутренний трубопровод подачи природного газа выполнен переменным сечением, и часть этого трубопровода, имеющая увеличенное поперечное сечение, образует корпус газоструйного акустического излучателя, в котором размещены его сопло, резонатор и рефлектор, при этом сопло и резонатор газоструйного акустического излучателя, а также внутренний трубопровод подачи природного газа размещены соосно, расстояние от закрытой торцевой поверхности резонатора до выходного сечения центрального газового сопла горелки составляет 3-5 диаметров выходного сечения центрального газового сопла, а площадь поперечного сечения между внешним диаметром резонатора и внутренним диаметром корпуса газоструйного акустического излучателя равна площади поперечного сечения внутреннего трубопровода подачи природного газа.

Таким образом, основной особенностью предлагаемой акустической прямоструйной газовой горелки является расположение газоструйного акустического излучателя не вне, как это имеет место в аналоге [3], а внутри корпуса газовой горелки с максимальной приближенностью газоструйного акустического излучателя к выходным соплам газовой горелки. Как известно, при движении акустически возбужденной газовой струи в газопроводе потери акустической мощности пропорциональны длине этого участка газопровода. Как отмечалось, расположение газоструйного акустического излучателя на трубопроводе вне корпуса газовой горелки при ориентировании оси сопла и резонатора газоструйного акустического излучателя перпендикулярно оси подводящего газового трубопровода приводит к значительным потерям акустической мощности. Это, в свою очередь, снижает эффект воздействия акустического поля на интенсификацию процесса горения и снижение эмиссии оксидов азота.

Расположение же оси газоструйного акустического излучателя соосно с внутренним трубопроводом подачи природного газа в центральное газовое сопло обеспечивает своеобразный эффект «прямолинейности» при наименьших потерях гидравлического напора на пути природного газа и наименьших потерях акустической мощности, генерируемой газоструйным акустическим излучателем. Кроме того, такое расположение оси газоструйного акустического излучателя позволяет максимально приблизить газоструйный акустический излучатель к выходному сечению газовой горелки.

Для уменьшения потерь акустической энергии и гидравлического сопротивления на пути движения газа акустический излучатель должен располагаться как можно ближе к выходному сечению центрального газового сопла. Однако необходимость для размещения газоструйного акустического излучателя, создания части внутреннего трубопровода подачи природного газа увеличенным поперечным сечением и требуемой стабилизации режима движения природного газа от сопла акустического излучателя до выходного сечения центрального газового сопла (без наличия завихрений газового потока) обуславливает конструктивно предлагаемое расположение газоструйного акустического излучателя таким образом, чтобы закрытый торец резонатора находился вблизи выходного сечения центрального газового сопла горелки на минимальном расстоянии

где d_о - выходное сечение центрального газового сопла.

При данных конструктивных параметрах расположения газоструйного акустического излучателя потери генерируемой им акустической мощности практически сводятся к нулю, что и обеспечивает максимальный эффект воздействия акустического поля на укорочение длины факела (снижение химического недожога топлива) и уменьшение эмиссии оксидов азота.

Для удобства размещения газоструйного акустического излучателя так, чтобы сопло и резонатор, а также внутренний трубопровод подачи природного газа и выходное сечение центрального газового сопла располагались соосно, на участке размещения сопла, резонатора и рефлектора внутренний трубопровод подачи природного газа выполнен увеличенным поперечным сечением, и этот участок образует в результате внутреннюю поверхность корпуса газоструйного акустического излучателя с соответствующим внутренним диаметром. При этом с целью уменьшения гидравлических потерь напора по пути движения газа площадь поперечного сечения между наружным диаметром резонатора и внутренним диаметром корпуса газоструйного акустического излучателя ω_пр выполнена равной площади поперечного сечения внутреннего трубопровода подачи природного газа ω_тр, т.е.

При работе газоструйного акустического излучателя требуемые параметры рабочего газа - в данном случае природного газа - находятся в пределах обеспечения истечения газа из сопла газоструйного акустического излучателя в критическом или сверхкритическом режиме, например, давление природного газа в пределах 0,2-0,4 МПа уже является вполне достаточным [4].

В результате истечения рабочего газа из сопла газоструйного акустического излучателя и его аэродинамического взаимодействия с резонатором давление газа снижается до уровня 0,01-0,015 МПа, что соответствует режиму работы газовых горелок на природном газе [2, 4].

На рис.1 представлено устройство акустической прямоточной газовой горелки. Оно включает корпус горелки 1, патрубок для подачи природного газа 2, патрубок для подачи воздуха для горения 3, центральное газовое сопло 4, периферийное воздушное сопло 5, внутренний трубопровод подачи природного газа 6, часть трубопровода подачи природного газа с увеличенным поперечным сечением, образующую корпус газоструйного акустического излучателя 7 с соплом 8, резонатором 9 и рефлектором 10, центровых стержней: корпуса газоструйного акустического излучателя 11 и резонатора 12.

Устройство работает следующим образом. К корпусу горелки 1 через патрубки 2 и 3 подаются природный газ и воздух для горения, соответственно. Природный газ под давлением 0,15-0,4 МПа через внутренний трубопровод подачи природного газа 6 подается в сопло 8 газоструйного акустического излучателя 7. Струя природного газа, являющегося в данном случае рабочим газом газоструйного акустического излучателя 7, взаимодействует с резонатором 9, в результате чего формируется акустическое поле. Это акустическое поле направляется рефлектором 10 в поток природного газа, проходящего между внутренней поверхностью части трубопровода подачи природного газа с увеличенным поперечным сечением - внутренней поверхностью корпуса газоструйного акустического излучателя 7 и наружной поверхностью резонатора 9, и поступающего в центральное газовое сопло 4. Воздух для горения поступает в рабочее пространство агрегата через воздушное сопло 2. Центровые стержни 11 и 12 обеспечивают центровку осей: части трубопровода подачи природного газа с увеличенным поперечным сечением - корпуса газоструйного акустического излучателя 7, сопла 8 и резонатора 9 относительно осей: внутреннего трубопровода подачи природного газа, выходного сечения центрального газового сопла горелки 4 и периферийного воздушного сопла 5. Озвученный в результате наложения акустического поля природный газ поступает в рабочее пространство агрегата, при этом обеспечивается укорочение факела газовой горелки, снижение химического недожога топлива и уменьшение эмиссии оксидов азота.

Испытание элементов газовой горелки с наложенным на факел акустическим полем, генерируемым при подаче природного газа в качестве рабочего газа в газоструйный акустический излучатель, проводилось на установке в цехе Северского трубного завода. При этом подтвердилась возможность получения устойчивого горения с укороченным факелом природного газа и снижения эмиссии оксидов азота.

Пример определения основных конструктивных параметров акустической прямоточной газовой горелки

Принят расход природного газа на горелку 60м³/ч=0,0167 м³/с. Использованы рекомендации [2] для расчета сопел и подводящего трубопровода горелки. В соответствии с рекомендациями [2, стр.206] скорость истечения природного газа из центрального газового сопла принята 137 м/с, воздуха - 23,5 м/с. При этом при давлении природного газа перед выходным центральным газовым соплом 9800 Па=0,0098 МПа ≈ 0,01 МПа (1000 мм вод. ст.) получено: диаметр центрального газового сопла d_o=13,5 мм, внутренний диаметр внутреннего трубопровода подачи природного газа d_тр=25 мм, диаметр воздушного сопла горелки D_H=112 мм (см. рис.1).

Рассчитаем соответствующие параметры газоструйного акустического излучателя по рекомендациям [4, 5].

Площадь выходного критического сечения сопла газоструйного акустического излучателя определится по формуле

где G_Г - расход газа; Т_г и Р_г - температура и давление торможения газа;

η_с - коэффициент потерь давления в сопле, K_г - коэффициент, соответствующий природе рабочего газа.

Тогда при G_г=0,0167 м³/с, T_т=293 К, Р_г=0,2 МПа, К_г=0,0304 К^0,5·с/м [4] и η_с=0,8 получаем

Отсюда диаметр критического сечения сопла газоструйного акустического излучателя

Принимаем диаметр резонатора равным

d_p=1,5d_c=13,1 мм.

Радиус резонатора принимаем равным 15 мм.

Расстояние от выходного сечения сопла газоструйного акустического излучателя до входа в резонатор принимаем равным [5]

Длина резонатора определяется требуемой эффективной частотой акустических колебаний. Принимая во внимание, что газоструйный акустический излучатель генерирует частоты в основном в диапазоне 100-4000 Гц, оценим длину резонатора по формуле [5] при средней частоте f=2500 Гц

Площадь проходного сечения между внешним диаметром резонатора и внутренним диаметром корпуса резонатора по уравнению (2) принимаем равной площади поперечного сечения внутреннего трубопровода подачи газа. При диаметре этого трубопровода d_тр=25 мм площадь указанного проходного сечения

При толщине цилиндрической поверхности резонатора δ=1,5 мм диаметр его наружной поверхности равен

d_p.вн=d_p+2δ=13,1+2·1,5=16,1 мм

и площадь его поперечного сечения

Тогда площадь поперечного сечения внутренней поверхности корпуса газоструйного акустического излучателя равна

ω_к=ω_к+ω_p.вн=490,6+203,5=694,1 мм², а внутренний диаметр корпуса газоструйного акустического излучателя

Расстояние от выходного сечения центрального газового сопла горелки до закрытой торцевой поверхности резонатора равно

L_c=4d_o=4·13,5=54 мм.

Тогда общее расстояние от выходного сечения сопла газоструйного акустического излучателя до выходного сечения центрального газового сопла горелки с учетом толщины торцевой стенки резонатора δ_т=2 мм равно

L_oб=l_c+l_p+δ_т+L_c=5,0+29+2+54=90 мм.

Таким образом, все основные конструктивные параметры акустической прямоточной газовой горелки определены.

Отметим, что при необходимости часть элементов конструкции горелки выполняется съемной (начиная от рефлектора 10 газоструйного акустического излучателя при его креплении к внутреннему трубопроводу подачи природного газа 6) и в этом случае параметры резонатора 9 и центрального газового сопла 4 могут быть изменены.

Применение акустической прямоточной газовой горелки обеспечивает сокращение длины факела, снижение химического недожога топлива и уменьшение эмиссии оксидов азота.

Источники информации

1. Лисиенко В.Г., Ярошенко Ю.Г., Кокарев Н.И. и др. Способ отопления пламенных печей. Авторское свидетельство на изобретение СССР, №1629324, Бюл. №7. 23.02.91.

2. Лисиенко В.Г. Интенсификация теплообмена в пламенных печах. - М.: Металлургия, 1979. - 224 с.

3. Винтовкин А.А., Деньгуб В.В., Витков О.А. и др. Разработка и внедрение горелок с регулирующими характеристиками факела на медеплавильных печах. - Сталь, 2010, №3.- С.127-129.

4. Китаев Б.И., Зобнин Б.Ф., Ратников В.Ф. и др. Теплотехнические расчеты металлургических печей. Учебное пособие / Под ред. А.С.Телегина. - М.: Металлургия, 1970. - 528 с.

5. Воронов Г.В., Лисиенко В.Г., Шиленко Б.П. и др. Газоструйный стержневой излучатель. Патент РФ №1455444. Опубл. 15.10.1994.

Акустическая прямоточная газовая горелка, включающая корпус горелки, патрубок для подачи природного газа, патрубок для подачи воздуха для горения, центральное газовое сопло и периферийное воздушное сопло, внутренний трубопровод подачи природного газа, газоструйный акустический излучатель, состоящий из сопла, резонатора и рефлектора, отличающаяся тем, что внутренний трубопровод подачи природного газа выполнен переменным сечением, и часть этого трубопровода, имеющая увеличенное поперечное сечение, образует корпус газоструйного акустического излучателя, в котором размещены его сопло, резонатор и рефлектор, при этом сопло и резонатор газоструйного акустического излучателя, а также внутренний трубопровод подачи природного газа размещены соосно, расстояние от закрытой торцевой поверхности резонатора до выходного сечения центрального газового сопла горелки составляет 3-5 диаметров выходного сечения центрального газового сопла, а площадь поперечного сечения между внешним диаметром резонатора и внутренним диаметром корпуса газоструйного акустического излучателя равна площади поперечного сечения внутреннего трубопровода подачи природного газа.

Изобретение относится к резанию труднообрабатываемых металлов и может быть использовано при чистовой отделочной алмазно-абразивной обработке отверстий, например, при хонинговании.

Устройство для вибрационного хонингования // 2452605

Изобретение относится к резанию труднообрабатываемых металлов и может быть использовано при чистовой отделочной алмазно-абразивной обработке отверстий, например при хонинговании.

Устройство подачи продувочных газов и одновременной генерации ультразвуковых колебаний в жидкий металл // 2428633

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к устройствам для ввода ультразвуковых колебаний в жидкий металл, а также может быть использовано в тех областях промышленности, где возникает необходимость в применении регулируемых интенсивных ультразвуковых колебаний.

Однотональная сирена встречных волн // 2408439

Изобретение относится к сиренам, мощным акустическим излучателям, действие которых основано на периодическом прерывании потока газа или жидкости. .

Роторный аппарат для создания акустических колебаний в проточной жидкости // 2397826

Изобретение относится к устройствам для создания акустических колебаний в проточной жидкости и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов в системе «жидкость-жидкость».

Мультитональная гармоническая сирена встречных волн // 2395349

Изобретение относится к сиренам - самым мощным акустическим излучателям, действие которых основано на периодическом прерывании потока газа или жидкости. .

Комплекс для добычи нефти // 2377397

Изобретение относится к области интенсификации при добыче нефти. .

Аксиальная сирена // 2374007

Изобретение относится к гидроакустике и гидродинамике, а именно к средствам для создания встречных концентрических вихрей в проточной жидкой или газообразной среде, предназначено для выработки тепловой энергии (вихревой теплогенератор) или для производства всех видов дисперсных систем (диспергатор-гомогенизатор).

Сирена встречных резонансных волн, снимаемых с единого однородного по длине ротора // 2361683

Сирена встречных резонансных волн, снимаемых с единого однородного по длине ротора // 2358812

Изобретение относится к гидродинамике и гидроакустике, а именно к устройствам для создания мощных вихревых резонансных гидроакустических колебаний в проточной жидкой или газообразной среде, предназначено для выработки тепла в качестве вихревого теплогенератора или для создания всех видов дисперсных систем в качестве диспергатора-гомогенизатора и может быть использовано в энергетической, нефтегазовой, медицинской, фармацевтической, пищевой, химической, парфюмерно-косметической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Способ и комбинированное устройство для генерирования колебаний давления в потоке жидкости // 2478438

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов

Способ генерирования колебаний жидкостного потока и генератор колебаний для его осуществления // 2533525

Группа изобретений относится к гидродинамическим системам и может быть использована в областях промышленности, применяющих пульсирующий режим течения жидкости. В способ генерирования колебаний жидкостного потока жидкость из напорной магистрали (11) предварительно разделяют на два потока снаружи вихревой камеры (1), внутри нее их закручивают с помощью каналов с разными скоростями в противоположных направлениях и при этом разделяют с помощью перегородки (4) со сквозным каналом (5). Поток с большей скоростью закручивают с помощью каналов закрутки (2). Поток с меньшей скоростью закручивают с помощью каналов закрутки противоположной ориентации (3) и связывают через канал (9) с полостью с регулируемой упругостью (8), закрытой герметичной эластичной оболочкой 10 и установленной в трубе (7) вдоль ее длины. В результате упругого взаимодействия жидкость в канале (9) получает импульс, направленный в вихревую камеру (1), с помощью которого происходит резкое торможение закрученных потоков и импульсное увеличения расхода через выходное сопло (6). Изобретение направлено на повышение эффективности преобразования постоянного потока жидкости в пульсирующий поток за счет снижения гидравлических потерь и потребляемой гидравлической энергии. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ и устройство для генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины с постоянной частотой генерации при изменяющемся пластовом давлении // 2540746

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. Представлен способ генерирования волнового поля на забое нагнетающей скважины и настройки струйного резонатора Гельмгольца на поддержание постоянной частоты колебаний давления в потоке жидкости, нагнетаемой в пласт, при изменении пластового давления. Способ заключается в автоматическом регулировании площади проходного сечения выходного отверстия в соответствии с изменением пластового давления. Это необходимо для поддержания постоянной скорости струи на срезе сопла, определяющей частоту генерации, для обеспечения стабильно высокого коэффициента усиления. Новым является установка в выходном отверстии струйного резонатора Гельмгольца (СРГ) подвижного конического золотника с гидроприводом, обеспечивающим автоматическое перемещение золотника при изменении перепада давления на устройстве. Техническим результатом является повышение эффективности поддержания постоянной частоты тона отверстия. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и устройство для генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины с автоматической настройкой резонансного режима генерации // 2544200

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. Способ генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины с автоматической настройкой резонансного режима генерации заключается в формировании колебаний давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорным трубам (НКТ), путем ее прокачивания через струйный резонатор Гельмгольца (СРГ). При этом поддерживают в соответствии скорость струи на срезе питающего сопла и объем СРГ. Причем поддерживают в соответствии скорость струи на срезе питающего сопла и объем СРГ за счет перемещения его заднего, в направлении по потоку, днища, обеспечивая увеличение объема СРГ при уменьшении скорости струи и уменьшение объема СРГ при увеличении скорости струи. Устройство для осуществления способа состоит из СРГ, установленного внутри НКТ, и представляет собой полую цилиндрическую камеру с плоскими днищами. В переднем днище камеры размещают сопло питания, а в заднем днище выполняют выходное отверстие с острыми кромками. При этом заднее днище выполнено подвижным, а внутри НКТ, за СРГ, установлен неподвижно гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, соединенным штоком с подвижным задним днищем. Причем полость внутри гидроцилиндра перед поршнем, в направлении по потоку, соединена с внутренним объемом НКТ, а полость за поршнем сообщена с затрубным пространством. Техническим результатом является повышение эффективности поддержания стабильно высокой интенсивности волнового поля на забое. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ и устройство для генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины с автоматической настройкой постоянной частоты генерации // 2544201

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. Способ генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины с автоматической настройкой постоянной частоты генерации заключается в формировании колебаний давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорной трубе (НКТ) путем ее прокачивания через струйный резонатор Гельмгольца (СРГ). При этом поддерживают в соответствии скорость струи на срезе входного сопла и расстояние между входным соплом и втулкой с выходным отверстием. Причем поддерживают в соответствии скорость струи на срезе входного сопла и расстояние между входным соплом и втулкой с выходным отверстием за счет перемещения втулки с выходным отверстием, обеспечивая увеличение этого расстояния при увеличении скорости струи и уменьшение этого расстояния при уменьшении скорости струи. Устройство для осуществления способа состоит из СРГ, установленного внутри НКТ и представляющего собой полую цилиндрическую камеру с плоскими днищами, в переднем днище которой размещают входное сопло, а в заднем днище размещают втулку с выходным отверстием. Втулка с выходным отверстием выполнена подвижной, а внутри НКТ, за СРГ, установлен неподвижно гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, соединенным штоком с подвижной втулкой с выходным отверстием. Причем полость внутри гидроцилиндра перед поршнем, в направлении по потоку, сообщена с затрубным пространством, а полость за поршнем соединена с внутренним объемом НКТ. Техническим результатом является повышение эффективности стабильной частоты генерации колебаний давления на забое скважины. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ генерирования колебаний жидкостного потока и генератор колебаний потока // 2560866

Группа изобретений относится к гидродинамическим системам. В способе генерирования колебаний жидкостного потока жидкость из магистрали (6) разделяют на потоки, подают в каналы закрутки (4) и (5) и закручивают в вихревой камере (2) в противоположных направлениях. При этом ближе к каналам (4) и (5) в плоскости сечений камеры (2) давление на оси вращения жидкости минимальное, а в зоне активного смешения противоположных закрученных потоков - максимальное. Закрученный поток из каналов (4), обладая высокой тангенциальной составляющей скорости, стравливается с минимальным расходом через выходное сопло (3). Давление в камере (2) резко возрастает и воздействует на перегородку (11). В результате упругого взаимодействия с объемом среды, заполнившей полость для упругости через перегородку (11), обратный импульс давления снижает интенсивность вращения противоположно закрученных потоков. Тангенциальная скорость падает, противоположно закрученные потоки останавливаются, и резко растет расход жидкости через сопло (3). Изобретение направлено на увеличение мощности генерирования колебаний за счет снижения гидравлических потерь и увеличения массы взаимодействующих потоков, а также снижение габаритов, упрощение конструкции и расширение условий применения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для ультразвуковой обработки жидкостей и/или суспензий // 2629053

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложено устройство для ультразвуковой обработки жидкости и/или суспензий, содержащее корпус, выполненный в виде конусной воронки с гладкими стенками, в верхней части которого тангенциально по касательной к окружности верхнего сечения встроен входной патрубок, в нижней части корпус переходит в цилиндр. На поверхности цилиндра расположены отверстия, а торец цилиндра снабжен выступом с резьбой, на который наворачивается цилиндрическая головка, выполненная в виде колпачка. При этом юбка колпачка выполнена таким образом, что при наворачивании колпачка на резьбовой выступ цилиндра происходит регулировка величины закрывания и/или открывания отверстий на цилиндрической части конуса. Устройство обеспечивает воздействие на жидкость и/или суспензию для интенсификации физико-химических преобразований и повышения эффективности технологических процессов, таких как эмульгирование и/или диспергирование жировых или твердых частиц. 1 ил.

Способ генерирования колебаний жидкостного потока и гидродинамический генератор колебаний // 2635740

Группа изобретений относится к гидродинамическим системам и может быть использована в областях промышленности, применяющих пульсирующий режим течения жидкости. В способе генерирования колебаний жидкостного потока жидкость из напорной магистрали 3 с помощью тангенциальных каналов 2 направляют в камеру закручивания 1. Затем жидкость закручивают с образованием вихря и разделяют на центральную часть с низким давлением, которую стравливают через сопло 8, и периферийную часть с высоким центробежным давлением, которую стравливают через боковой зазор в магистраль 4 с упругим элементом 5. Одновременно в магистраль 4 через дополнительный канал 6 направляют жидкость из напорной магистрали 7. При этом время роста давления в магистрали 4 до величины центробежного давления в боковом зазоре определяется величиной упругости элемента 5. В результате упругого взаимодействия нарушается устойчивое состояние взаимодействия энергии вихря и элемента 5, что приводит к возбуждению автоколебаний жидкости между ними. При этом автоматически происходят колебания скорости вращения вихря и расхода жидкости из сопла 8. Группа изобретений направлена на повышение интенсивности колебаний расхода. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ и устройство струйного сотового параметрического излучателя для генерирования и модуляции волн давления в стволе нагнетательной скважины // 2637008

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для очистки от твердых отложений стенок обсадных труб и отверстий перфорации, декольматации призабойной зоны пласта (ПЗП) и увеличения подвижности пластовых флюидов. Способ генерирования и модуляции волн давления в стволе нагнетательной скважины, при котором: собирают из нескольких генераторов Гартмана (ГГ) струйный сотовый излучатель. При этом каждый ГГ представляет собой самостоятельную колебательную систему, состоящую из сопла и полой камеры-резонатора с отверстием в стенке и возбуждаемую струей газа. Организуют за соплом в каждом ГГ струю газа и направляют ее в отверстие в стенке соответствующей полой камеры-резонатора. Генерируют колебания давления и усиливают их амплитуду в полой камере-резонаторе. Формируют высокочастотную волну давления за каждым ГГ, распространяющуюся в одном направлении с волнами от других ГГ и взаимодействующую с ними. При этом ГГ представляют собой разночастотные самостоятельные колебательные системы. Одну часть разночастотных самостоятельных колебательных систем настраивают на генерацию, усиление и формирование высокочастотной волны одной частоты, а другую часть самостоятельных колебательных систем – на другую частоту. При этом струйный сотовый излучатель устанавливают в скважине. Формируют за ним параллельные высокочастотные волны двух различных частот, взаимодействующие между собой и образующие в результате модуляции в ближнем поле низкочастотную волну разностной частоты, которую усиливают в низкочастотном объемном резонаторе и направляют в ствол нагнетательной скважины. Техническим результатом является повышение эффективности формирования низкочастотной волны давления с высокой амплитудой в ПЗП. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ и устройство струйного параметрического излучателя с двумя тороидальными камерами для генерирования и модуляции волн давления в стволе нагнетательной скважины // 2637009

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для очистки от твердых отложений стенок обсадных труб и отверстий перфорации, декольматации призабойной зоны пласта (ПЗП) и увеличения подвижности пластовых флюидов. Способ генерирования и модуляции волн давления в стволе нагнетательной скважины, при котором используют струйный излучатель. Излучатель состоит из кольцевого канала с острыми кромками на внешней и внутренней стенках и совмещенных с каналом внешней и внутренней тороидальных вихревых резонансных камер (ТВРК). ТВРК выполнены в стенках канала и представляют собой две самостоятельные акустические колебательные системы, возбуждаемые при натекании потока газа на острые кромки, выполненные навстречу потоку, в которых резонаторами служат обе ТВРК. Организуют поток газа в кольцевом канале. Генерируют первичные колебания давления небольшой амплитуды в локальной области вблизи острых кромок при натекании на них потока газа. Отклоняют пристеночные части потока внутрь обеих ТВРК и усиливают амплитуду первичных колебаний давления в обеих ТВРК, частота собственных колебаний которых настроена в резонанс с частотой генерации первичных колебаний давления на соответствующей острой кромке. Формируют волны давления в потоке газа внутри канала. Причем генерируют первичные колебания давления разных частот на внешней и внутренней острых кромках и усиливают их амплитуду в соответствующих ТВРК, а на выходе из канала устанавливают дополнительную объемную резонансную камеру. При этом генерируют на внешней острой кромке первичные колебания давления низкой частоты и усиливают их амплитуду во внешней ТВРК, а на внутренней острой кромке генерируют первичные колебания давления высокой частоты и усиливают их амплитуду во внутренней ТВРК. Таким образом, формируют в канале две акустические волны - низкой частоты и высокой частоты, которые при взаимодействии и взаимной модуляции создают в канале режим биений и формируют в канале волновой пакет, содержащий наряду с волнами первоначальных частот и волну разностной частоты, амплитуду которой усиливают в дополнительной объемной резонансной камере на выходе из канала и затем направляют волну давления в ствол нагнетательной скважины. Техническим результатом является повышение подвижности флюидов в стволе нагнетательной скважины и усиление механического воздействия на твердые отложения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.