Струйная установка для нагнетания газовых и жидкостных сред

Полезная модель относится к струйной технике и может быть использована для нагнетания газовых и жидкостных сред. Нагнетаемую среду подводят сонаправленно струям рабочей среды. В качестве рабочей среды используют газ или жидкость. Смесь нагнетаемой и рабочей сред сепарируют в трехфазном емкостном аппарате. Режим работы установки регулируют за счет теплообменных аппаратов, установленных на соответствующих потоках. Осуществляют циркуляцию жидкой рабочей среды, с возможностью ее частичного или полного обновления. Полезная модель позволяет повысить эффективность струйных аппаратов и установки для нагнетания сред в целом. 1 н и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к струйной технике и может быть использована для нагнетания газовых и жидкостных сред.

Предшествующий уровень техники

Известен струйный аппарат, содержащий корпус с приемной камерой и камерой смешения, патрубками подвода активной и пассивной среды и диффузором, установленное в корпусе активное сопло с конусной частью со стороны приемной камеры, размещенный в активном сопле регулятор расхода активной среды в виде дроссельной иглы, размещенной в установленном внутри активного сопла кожухе с тремя центрирующими его в сопле ребрами, с выполненным в центральном ребре отверстием для зубчатого валика и взаимосвязанной с механизмом перемещения, представляющим собой червячную или зубчатую пару, размещенную в кожухе, обеспечивающим совмещение продольных осей иглы и сопла и возможность возвратно-поступательного перемещения иглы в активном сопле, отличающийся тем, что конфигурация центрального ребра кожуха выполнена так, что его левая по ходу движения активной среды плоскость расположена под углом 6-7° относительно оси дроссельной иглы, лежащей в горизонтальной плоскости, а правая по ходу движения активной среды плоскость передней части центрального ребра расположена под углом 26-28° относительно продольной оси дроссельной иглы, лежащей в горизонтальной плоскости (RU 2452877 C1, кл F04F 5/02 опубл. 10.06.2012).

Также известен парожидкостный струйный аппарат, содержащий корпус с патрубком подвода жидкой среды, активное сопло и камеру смешения, отличающийся тем, что корпус аппарата выполнен из цилиндрической трубы с фланцами на концах, внутри корпуса размещено сопло в виде отдельной детали, имеющее входной цилиндрический участок с внешним диаметром, меньшим внутреннего диаметра трубы корпуса, следующий за ним сужающийся конусной участок и следующий за конусным выходной цилиндрический участок, переходящий в конфузор, при этом камера смешения расположена с зазором относительно корпуса и также выполнена в виде отдельной детали, имеющей входной участок в виде диффузора, центральный цилиндрический участок и выходной участок в виде конфузора, причем угол между внутренней поверхностью конфузора сопла и осью трубы корпуса равен углу между этой осью и внутренней поверхностью диффузора камеры смешения, длина выходной цилиндрической части сопла составляет 0,25-0,35 длины конфузора сопла, а их суммарная длина обеспечивает уменьшение проходного сечения жидкостной среды между входом камеры смешения и выходом сопла в 2-3 раза, а суммарная длина диффузора и цилиндрического участка камеры смешения меньше расстояния от соответствующего фланца корпуса до патрубка (RU 2387885 кл. F04F 5/14 опубл 27.04.2010).

Аналогом представленных выше устройств является струйный аппарат, содержащий корпус с камерой смешения и патрубок подвода пассивной среды, патрубок подвода активной среды, диффузор, активное сопло, выполненное с внутренним конусным участком со стороны камеры смешения, регулятор расхода активной среды, выполненный в виде дроссельной иглы, установленной с возможностью осевого перемещения в активном сопле и снабженной механизмом перемещения, содержащим приводной вал, отличающийся тем, что механизм перемещения дроссельной иглы содержит вилку, укрепленную на приводном валу, цилиндрический штифт, укрепленный на дроссельной игле, продольная ось симметрии цилиндрического штифта перпендикулярна плоскости вилки, при этом цилиндрический штифт размещен внутри вилки (RU 121533 кл. F04F 5/02 опубл. 27.10.2012).

Недостатками известных устройств является неравномерное распределение газовой и/или жидкостной нагрузки на струю рабочей среды из-за бокового подвода откачиваемой среды к струе рабочей среды. Также при многосопловом исполнении боковой подвод затрудняет доступ нагнетаемой среды к соплам, расположенным в центре аппарата, так как проходное сечение частично перекрывается периферийными соплами. Это увеличивает сопротивление в струйном аппарате, нагрузку на периферийные сопла и снижает захватывающую и компримирующую способности струйных аппаратов. Также при боковом вводе нагнетаемой среды к струям рабочей среды изменение направления движения нагнетаемой среды создает дополнительное сопротивление движению нагнетаемой среды в струйном аппарате, на преодоление которой расходуется часть энергии рабочей среды, что в свою очередь снижает захватывающую и компримирующую способности и, как следствие, снижает к.п.д. струйного аппарата.

Сущность полезной модели

Настоящая полезная модель направлена на повышение эффективности струйных установок, заключающееся в первую очередь в снижении потерь в струйных аппаратах, увеличении захватывающей и компримирующей эффективностей струйных аппаратов, снижении эксплуатационных затрат на работу установки. При необходимости эти эффекты могут быть также направлены на повышение производительности струйной установки.

Указанная задача решается за счет того, что используют струйную установку для нагнетания газовых и жидкостных сред, содержащую в себе, по меньшей мере, первый струйный аппарат, включающий патрубки подвода соответствующих сред, по меньшей мере, одно сопло рабочей среды, камеру смешения и патрубок вывода из струйного аппарата смеси нагнетаемой и рабочей сред, при этом патрубок ввода нагнетаемой среды в струйный аппарат расположен соосно со струйным аппаратом и выполнен с обеспечением возможности сонаправленного подвода нагнетаемой среды к струе рабочей среды.

Струйный аппарат может быть снабжен не менее чем двумя соплами рабочей среды.

Сопла струйного аппарата могут быть выполнены с обеспечением возможности использования газа в качестве рабочей среды.

Сопла струйного аппарата могут быть выполнены с обеспечением возможности использования жидкости в качестве рабочей среды.

В предпочтительном варианте осуществления полезной модели струйный аппарат снабжен камерой смешения конического типа.

В предпочтительном варианте осуществления полезной модели струйный аппарат может быть снабжен диффузором, установленным на выходе из аппарата.

После струйного аппарата может быть установлен теплообменный аппарат.

В предпочтительном варианте осуществления полезной модели струйная установка может быть снабжена емкостным аппаратом, установленной после струйного аппарата, выполненным с обеспечением возможности сепарирования смеси нагнетаемой и рабочей сред.

Емкостной аппарат может быть выполнен с обеспечением возможности сепарирования трехфазной смеси.

В предпочтительном варианте осуществления полезной модели емкостной аппарат может быть снабжен линиями вывода соответствующих сред.

Линии вывода соответствующих сред могут быть снабжены, по меньшей мере, первым теплообменным аппаратом каждая, выполненным с обеспечением возможности возврата части или всей среды в емкостной аппарат.

Емкостной аппарат может быть снабжен основным насосом, соединенным соответствующими линиями и выполненным с обеспечением возможности циркуляции жидкой среды через струйный аппарат.

Перед основным насосом может быть включен теплообменный аппарат, выполненный с обеспечением возможности изменения температуры жидкой среды.

Струйная установка может быть снабжена насосом, установленным между емкостным и теплообменным аппаратами.

Струйная установка может быть снабжена линиями, выполненными с обеспечением возможности обновления циркулирующей жидкой среды.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведен общий вид описываемой струйной установки.

На фиг. 2 общий вид примера струйного аппарата с сонаправленным подводом нагнетаемой среды к струям рабочей среды.

Раскрытие варианта осуществления полезной модели

Струйная установка согласно заявляемой полезной модели, как представлено на чертеже (см. Фигура 1) включает первый струйный аппарат 2, камеру смешения 6, диффузор 7, теплообменные аппараты 9, 17, 18, 26, емкостной аппарат 11, коалесцирующее устройство 12, разделитель 13, основной насос 22, насос 27.

На фиг. 2 представлен общий вид блока сопел струйного аппарата с сонаправленным подводом нагнетаемой среды к струям рабочей среды, с, по меньшей мере, первым патрубком ввода рабочей среды 29, внешней распределительной трубкой (коллектор) рабочей среды 30, внутренними распределительными трубками 31 с установленными в них соплами 5, дополнительные распределительные трубки 32 с установленными в них соплами 5. Подвод нагнетаемой среды осуществляется через полости (на фиг. 2 заштрихованы).

Струйная установка согласно полезной модели работает следующим образом.

Нагнетаемая среда по линии 1 подается в струйный аппарат 2 сонаправленно струям рабочей среды, подаваемой по линии 3 или 4 (при использовании в качестве рабочей среды газа или жидкости соответственно) в сопла 5. Далее рабочая и нагнетаемая среды смешиваются в камере смешения 6, где происходит частичное компримирование смеси за счет кинетической энергии рабочей среды. Из камеры смешения 6 смесь рабочей и нагнетаемой сред поступает в диффузор 7, где происходит дальнейшее увеличение давления смеси за счет снижения скорости движения потока. По линии 8 смесь из диффузора 7 поступает в теплообменный аппарат 9. В теплообменном аппарате 9, в зависимости от режима работы установки, осуществляется регулирование температуры смеси рабочей и нагнетаемой сред перед емкостным аппаратом 11. Из теплообменного аппарата 9 по линии 10 смесь поступает в емкостной аппарат 11, выполненный с обеспечением возможности сепарирования трехфазной смеси нагнетаемой и рабочей сред. Для повышения скорости и эффективности разделения жидких фаз в емкостном аппарате установлено коалесцирующее устройство 12 с разделителем 13. Отделившиеся от смеси жидкие фазы с большей и меньшей плотностью выводятся из емкостного аппарата соответственно по линиям 14 и 15. Газовая фаза выводится из емкостного аппарата по линии 16. Для регулирования температуры выводимых потоков жидких фаз линии 14 и 15 могут быть снабжены теплообменными аппаратами 17 и 18 соответственно.

При необходимости часть или вся жидкая фаза из теплообменных аппаратов 17 и 18 может возвращаться в емкостной аппарат соответственно по линиям 19 и 20.

Работа струйной установки при использовании в качестве рабочей среды циркулирующей жидкой фазы осуществляется следующим образом.

Из емкостного аппарата 11 по линии 21 циркулирующая жидкая рабочая среда подается на прием основного насоса 22. Далее по линии 23 циркулирующая рабочая жидкость основным насосом 22 подается в форсунки 5 струйного аппарата 2. Для обновления циркулирующей жидкой фазы по линии 24 подается подпитка, а балансовый избыток выводится по линии 14 и/или 15. В зависимости от режима работы установки часть или вся циркулирующая жидкая рабочая фаза по линии 25 может подаваться в теплообменный аппарат 26 для регулирования температуры перед основным насосом 22. При необходимости часть или вся циркулирующая жидкая рабочая фаза может подаваться в теплообменный аппарат 26 насосом 27, подключенный к емкостному аппарату 11 линией 28.

Циркуляция жидкой рабочей фазы осуществляется по следующему контуру: основной насос 22 - струйный аппарат 2 - емкостной аппарат 11 - основной насос 22.

Конструкция струйного аппарата, обеспечивающая подвод нагнетаемой среды сонаправленно к струям рабочей среды увеличивает захватывающую и компримирующую способности струйного аппарата, а также снижает потери на сопротивление нагнетаемой среды в струйном аппарате. Это становится возможным благодаря равномерному распределению паровых и жидкостных нагрузок, отсутствие сопротивления нагнетаемой среды при изменении ее направления движения в струйном аппарате, обеспечивающихся за счет симметричного расположения полостей подвода нагнетаемой среды относительно центра струйного аппарата.

Эти существенные отличительные признаки предлагаемого решения вносят основной вклад в повышение эффективности работы струйной установки: позволяют снизить потери на сопротивление нагнетаемой среды, повысить эффективность и производительность струйного аппарата или \ снизить эксплуатационные затраты.

1. Струйная установка для нагнетания газовых и жидкостных сред, содержащая в себе, по меньшей мере, первый струйный аппарат, включающий патрубки подвода соответствующих сред, по меньшей мере, одно сопло рабочей среды, камеру смешения и патрубок вывода из струйного аппарата смеси нагнетаемой и рабочей сред, при этом патрубок ввода нагнетаемой среды в струйный аппарат расположен соосно со струйным аппаратом и выполнен с обеспечением возможности сонаправленного подвода нагнетаемой среды к струе рабочей среды.

2. Струйная установка по п. 1, отличающаяся тем, что струйный аппарат снабжен не менее чем двумя соплами рабочей среды.

3. Струйная установка по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что сопла выполнены с обеспечением возможности использования газа в качестве рабочей среды.

4. Струйная установка по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что сопла выполнены с обеспечением возможности использования жидкости в качестве рабочей среды.

5. Струйная установка по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что камера смешения выполнена конического типа.

6. Струйная установка по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что струйный аппарат снабжен диффузором, установленным на выходе из аппарата.

7. Струйная установка любому из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что снабжена теплообменным аппаратом, установленным после струйного аппарата.

8. Струйная установка по любому из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что снабжена емкостным аппаратом, установленным после струйного аппарата, выполненным с обеспечением возможности сепарирования смеси нагнетаемой и рабочей сред.

9. Струйная установка по п. 8, отличающаяся тем, что емкостной аппарат выполнен с обеспечением возможности сепарирования трехфазной смеси.

10. Струйная установка по п. 8, отличающаяся тем, что емкостной аппарат снабжен линиями вывода соответствующих сред.

11. Струйная установка по п. 10, отличающаяся тем, что линии вывода соответствующих жидких сред снабжены, по меньшей мере, первым теплообменным аппаратом каждая, выполненным с обеспечением возможности возврата части или всей среды в емкостной аппарат.

12. Струйная установка по п. 8, отличающаяся тем, что емкостной аппарат снабжен основным насосом, соединенным соответствующими линиями и выполненным с обеспечением возможности циркуляции жидкой среды через струйный аппарат.

13. Струйная установка по п. 12, отличающаяся тем, что перед основным насосом включен теплообменный аппарат, выполненный с обеспечением возможности изменения температуры жидкой среды.

14. Струйная установка по п. 13, отличающаяся тем, что снабжена насосом, установленным между емкостным и теплообменным аппаратами.

15. Струйная установка по п. 12, отличающаяся тем, что снабжена линиями, выполненными с обеспечением возможности обновления циркулирующей жидкой среды.