Гидроэлеватор

(57) Сущность изобрете да пассивной среды вы тивным соплом. Патрубо среды снабжен насадк ность которого выполне гося конуса, вход кот плоскости среза сопла, в щения. наружный диам насадка равен наружно подвода пассивной сред ния: патрубок подвополнен соосно с акк подвода пассивной ом, внешняя поверхна в видерасхбдящеорого расположен в цход - в камере сме етр входного сечения му диамегру патрубка ы. 2 ил. хнический институт А.Ф.Яценко, С.А.Сел роструйнце насосыостроение, 1988, с,21(54) ГИДРОЭЛ Е ВАТОР жекто- ность ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗС) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Изобретение относится к струйной технике и может быть использовано в горной, горно-геологической, энергетической и ряде других отраслей промышленности. Известен эжектор, содержащий корпус, в котором размещено активное сопло, соединенное со штуцером, камерусмещения и диффузор. Штуцер и сопло могут быть соединены сильфоном. Очищенная рабочая жидкость попадает в активное сопло, где разгоняется, приобретая кинетическую энергию, которая расходуется в камере смешения и диффузоре на прокачивание пассивной среды. Указанное устройство обеспечивает работу эжектора на малых расходах, например, в криогенных установках. Одним из недостатков данного э ра является его низкая производитель и КПД.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому гидроэлеватору и взятым в качестве прототипа является известный нерегулируемый струйный насос, состоящий из активного кольцевого сопла, центрального пассивного сопла, рабочей камеры, камеры смещения и диффузора. АкФь, тивное кольцевое сопло образовано между 3 конфузором рабочей камеры и центральным пассивным соплом. Угол конусности конфуэора рабочей камеры 120 Центральное сопло соединено с патрубком подвода пассивной среды. На конце камеры смешения расположен диффузор, который как и камера смешения имеет несколько мень- в шую длину по сравнению с гидроэлеваторами с центральным активным соплом,Этому типу струйных аппаратов присущи те же недостатки, что и установкам с ф центрально расположенным соплом, но И здесь форма рабочей камеры практически 3 Ъь не оказывает влияния на величину потерь, а так как смешение потоков происходит непосредственно в камере смешения.Основной потерей энергии, ведущей к низкому КПД в струйных аппаратах любого типа остается так называемая потеря на удар, связанная со смещением двух соос- ных потоков с разными начальными скоростями.Потеря на удар при смешении. равная разности мощностей кинематическик энергий потоков до и после смешения ЛЕ про 1788341(2) 30 35 40 45 50 55 порциональна квадрату разности скоростейпотоков в начале смешения- Г-+- гг,1-в.1, (1) 1 О Он где Ор - массовый расход потока активной средыОн - массовый расход потока пассивной среды;вр 1 - скорость потока активной среды в выходном сечении активного сопла;юь 1 - скорость потока пассивной среды во входном сечении камеры смещения.Так как скорости ар 1 и ан 1 резко отличаются друг от друга, потери при смешении потоков активной и пассивной среды весьма велики и являются одной из основных причин узой области применения струйных аппаратов,Особенность струйного насоса, взятого в качестве прототипа в том, что характер распределения осевых скоростей по сечению камеры смешения у этого устройства в корне отличается от эпюры скоростей смеси сред в камере смешения у гидроэлеваторов с центральным активным соплом. Потери на удар остаются, только значительная часть их переносится иэ рабочей камеры в камеру смешения.Целью изобретения является повышение производительности гидроэлеватора и его КПД,Это достигается тем, что в заявляемом устройстве, содержащем активное сопла, патрубок подвода пассивной среды, расположенный соосно с активным соплом, рабочую камеру и камеру смешения, диффузор, патрубок подвода пассивной среды снабжен насадком, внешняя поверхность которого выполнена в виде конического расходящегося конуса, вход которого расположен в плоскости среза сопла, а выход- в камере смешения, при этом наружный диаметр входного сечения насадка равен на-. ружному диаметру патрубка подвода пассивной среды.На фиг,1 изображена принципиальная схема гидроэлеватора; на фиг,2 - график изменения абсолютного давления в камере смешения по длине камеры смешения.Гидроэлеватор состоит (см, фиг,1) из трубопровода 1, подводящего активную, среду (расход Оа), на конце которого расположено активное сопло 2, Через трубопровод 1 и активное сопло 2 проходит трубопровод 3, предназначенный для подвода пассивной среды (расход 0). На конце трубопровода 3 соосно с активным соплом 2 выполнен насадок 4, внешняя поверхность которого выполнена в аиде конически расходящегося конуса, причем наружный диаметр входного сечения насадка дн равен наружному диаметру патрубка подвода пассивной среды, Вторым своим концом, равным диаметру бн насадок 4 размещен в камере смешения 5, которая соединена соосно с диффузором 6, а он соединяется с отводящим трубопроводом 7. Трубопровод 3 с расположенным на конце насадкам 4 образуют с активным соплом 2 кольцевую щель 8. Рабочая камера 9 герметично соединяет между собой трубопровод 1, оканчивающийся соплом 2, трубопровод 3 для подвода пассивной среды и камеру смешения 5.Активная среда проходит трубопровод 1 и поступает в сопло 2 в кольцевую щель 8. Струя выходит из кольцевой щели 8, проходит рабочую камеру 9 и поступает в камеру смешения 5, Струя, выходящая из активного сопла, имеет однозначно определенный параметрами гидроэлеватора центральный угол раскрытия асрпр, определяемый по эмпирической формуле ггр= 2,1 к Ьрръгр 2 д 2), град,р н где бр - внешний диаметр активного сопла2 в его выходном сечении;К- поправочный коэффициент незначительно отличающийся от единицы; ЬРр - повышение давления активной среды перед активным соплом над давлением пассивной среды в камере смешения.В предлагаемой конструкции угол расширения внешней поверхности насадка 4 ан, (см. фиг.1) выполнен равным углу аспр, благодаря чему не происходит отрыва струи активной среды от поверхности насадка 4, Безотрывное скольжение струи активной среды по поверхности насадка 4 по всей его длине позволяет струе активной среды сформироваться до места подвода в камеру смещения 5 пассивной среды, вследствие чего струя обладает большей несущей способностью по сравнению с обычной струей.В результате взаимодействия сил турбулентного трения, вызывающего появление вихрей активной и пассивной сред на начальном участке камеры смешения 5, в камере смешения 5 устанавливается давление более низкое, чем давление пассивной среды. Происходит подсасывание пассивной среды трубопровод 3.Исследования показывают, что мини.- мальное давление в камере смешения 5 будет в сечении 1-1 (см, фиг,1), расположенном на расстоянии примерно равном диаметрукамеры смешения бк, считая от начала камеры смешения (см. фиг.2). Начиная от сечения с минимальным давлением, расположенным на расстоянии б от начала камеры смешения, наблюдается ростдавления, оно достигает атмосферного и идет дальнейшее его повышение. Поэтому второй конец насадка 4 расположен в сечении с минимальным давлением. Это увеличивает перепад давлений на концах подводящего пассивную среду трубопровода 3 и способствует повышению общего КПД гидроэлеватора,Предложенное устройство будет эффективно работать не только при размещении выходного сечения патрубка 4 (см, фиг.1) на расстоянии от входного сечения камеры смешения 5 равным ее диаметру б, но и при обязательном выполнении условия3) где Яз - сумма площади сечения струи активной среды и площади сечения внешней поверхности патрубка 4 в плоскости И-И. При проектировании гидроэлеватора одними из основных геометрических размеров проточной части будут размеры патрубка 4. Считая, что диаметром бн можно задаться (из условий, например, обеспечения необходимого расхода пассивной среды или коэффициента эжекции, среднего размера частиц твердого при транспортировании пульпы, модуля, других параметров), для протекания активной среды наиболее важными останутся длина патрубка 4=+ б и угол ан . Угол ан= апр определяем из уравнения (2), а длину- из уравнения (2) и (3), принимая во внимание, чтоПодставляя значе 10 (5) в выражение (3) и определить максимал ние 1. В"камере смешен равнивание кинемати 15 ной и пассивной сре поток проходит дифф ход определенной час гии в потенциальну давления смеси сред и 20 ет в отводящий грубо Таким образом, з позволяет повысить н струи активной сред ность, что в целом пов 25 ватора.ние Я из уравнениязная а,пр,можем ьно возможное значеия 5 происходит выческих энергий активд.Далее смешанный узор б, где идет перети кийетической энерю, пройсходит рост далее поток поступапровод 7.аявляемое устройство есущую способность ы и производительышает КПД гидроэлеФормула изобретен и я Гидроэлеватор, содержащий активное сопло, патрубок подвода пассивной среды, выполненный соосно с активным соплом, рабочую камеру, камеру смешения и диффузор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, патрубок подвода пассивной среды снабжен насадком, внешняя поверхность которого выполнена в виде расходящегося конуса, вход которого расположен в плоскости среза сопла, а выход - в камере смешения, при этом наружный ди" аметр входного сечения насадка равен наружному диаметру патрубка подвода пассивной среды. 3 Р бн =бн+2(+б)Ц асгпр, (4)где бн - диаметр выходного сечения внеш 1ней поверхностипатрубка 2, Из уравнения1788341 оставитель Ю.Заряехред М,Моргентал Корректор (. Пекар еда кто Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 аз 65 Тираж Подписное8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5