Насос для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей

 

НАСОС ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СМЕСЕЯ, содержаишй подключенный к источнику сжатого газа иа гнетательный канал и всасываюс ую цель, сообщенную с каналом отверсти;1ми, соосными по общей нормали к поверхностям, образующим щель, отличающийся тем, что, с целью снижения знсргозатрат и упрощения конструкции, насос перед всасывающей щелью по ходу потока снабжен в нагнетательном канале дросселем, а всасывающая щель выполнена капиллярной и имеет постоянный размер в направлении о&цих нормалей к поверхностям, образующим щель. ::::Q 41

(19) (ИМ

СОЮЗ COBETCHHX

М

РЕСПУБЛИК

3(50 F 04 F 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

s axorcwvv csv axm cxev

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЗ (21) 3242550/25-06 (22) 21 ° 01.81 (46) 07.02.84. Бюл. М 5 (72) Е.A.Ðóáêíîâ (71) Институт теплофизнки CO AH СССР (53) 621.651(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Я 881337, кл. F 04 F 1/02, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2862454/25-06, кл. F 04 F 1/00, 1980. (54)(57) НАСОС ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ

ЖИДКОСТЕЙ И ГАЭОЖИДКОСТННХ СМЕСЕЙ, содержащий подключенный к источнику сжатого rasa нагнетательный канал и всасывающую щель, сообщенную с каналом отверстиями, соосными по общей нормали к поверхностям, образукщим щель, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и упрощения конструкции, насос перед всасывающей щелью по ходу потока снабжен в нагнетательном канале дросселем, а всасывающая щель выполнена капнллярной и имеет постоянный размер в направлении общих нормалей к поверхностям, образующим цель.

1071817

Изобретение относится к насосоетроению, в частности к конструкции насоса для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей, и может быть использовано при проектировании гидротранспортных установок в различных отраслях народного хозяйства.

Известен насос для перекачивания жидкостей — насос-дозатор замещения„ содержащий по меньшей мере одну рабо1 ,чую камеру ". всасывающим и нагнетательным клапанами, воздухоподвод и запорную арматуру tlj .

Недостатком насоса является сложность конструкции.

Наиболее близким к изобретению по 15 технической сущности является насос для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей, содержащий подклю= ченный к источнику сжатого газа нагнетательный канал и ::зсасывающую щель, сообщенную с каналом отверстиями,. соосными по общей нормали к поверхностягл, образующим щель (?) .

Недостатками известного насоса ян» ляются высо;:ие энергозатраты и слож= ность конструкции, что связано, в частности с необходимостью использо-вания импульсного источника сжатого газа.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем,- что насос для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей, содержащий подключенный к источнвку сжатого газа нагнетательный канал и всасывающую щель; сообщенную с каналом отверстиями, соосными по общей нормали к поверхностям образующим щель, перед всасывающей щелью по ходу патока снабжен в нагчетательном 4О канале дросселем„ а нсасынака ая щель выполнена капиллярной и имеет постоянный размер н направлении общих нормалей к поверхностям, образующим щельо 4с

На фиг.,1 изображена схема насоса для перекачинания жидкостей и гаэажидкостных смесей;" на фиг.2 схема образования вытесняемой пленки, на фиг.3 — схема сил, действующих при отрыве пленки> на фиг,4 — на- сосная установка с насосом для перекачивания жидкостей и газожидкостных смесей, Насос для перекачинания жидкостей и гаэажидкостных смесей содержит под->э ключенный к источнику 1 сжатоg о газа нагнетательный канал 2 и всасывающую щель 3, сообщенную с каналом 2 отнерстиями 4 и 5, соосными nо общей нор-мали к паверхйостям б и 7,образующим" 60 щель 3. Насос перед всасывающей щелью, 3 по ходу потока снабжен н нагнетательнам к" íàле 2 дросселем 8, а всасывающая щель 3 выполнена капиллярно.„ и имеет постоянный размер в иаправл6нии общих нормалей к понерхностям 6

v. 7, образующим щель 3. Нагнетательный канал 2 снабжен манометром 9, а к щели 3 подсоединены входной 10 и выходной 11 патрубки. Дроссель 8 может быть выполнен в виде капиллярно-парис того несмачиваемого жидкостью тела.

Насос для перекачивания жидкостей и газсжидкостных смесей работает следующим образом.

Перед запуском нсе полости вакуумируются, после чего входной патрубок 10 и всасывающую щель 3.:заполняют перекачинаемой жидкостью. устанавливают давление н входном 10 и выходном 11 патрубках равное, например, Р, в нагнетательном канале 2 давление Р . Причем Р ъ Р . При этом н отверстиях 4 и 5 под действием сил поверхностного натяжения образуются искривленные поверхности раздела (oaa — мениски с выпуклостью в сторону всасывающей щели 3. Дроссель 8 может быть выполнен в виде несмачинаемаго жидкостью тела, что препятствует проникновению жидкости в нагнетательный канал 2. Далее повышают давление н нагнетательном канале 2 до рабочего давления Р, которое по абсолютной величине больше давления

Р . Под действием перепада давлений 3

P -Р газ иэ нагнетательного канала

2 проходит через кациллярно-пористое тело — дроссель 8 к мениску жидкости в отверстии 4 и вытесняет пленку жидкости из отверстий 4 и 5 н выходной патрубак 11. При этом н зависи-мости от условий работы при вытеснении пленки из отверстия 5 может обраэовы>заться гаэожидкостный пузырь или иметь место разрыв пленки.

Дальнейшее отделение жидкости от газа происходит в выходном патрубке

11. При выходе пленки или пузыря из отнерстия 5 давление за .капиллярнопористым телом - дросселем 8 по ходу газа уменьшается, в отнерстиях 4 и 5 снова образуются мениски, H процесс вытеснения,пленки повторяется, На образование менискон, пленки или пузыря н отверстиях 4 и 5 расходуется жидкость,, поступающая по всасыва-. ющей щели 3 из входи го патрубка 10.

При этом давление жидкости в зоне отверстий 4 и 5 - P < меньше давления

Р, на величину гидравлических потерь.

1 аким образом, жидкость иэ нходного патрубка 10 с давлением P a Р, нагнетается в ныХодной патрубок 11 с д,а влением Р2, которое больше давления Р, . Очевидно, что при работе насоса гаэ из нагнетательного канала

2 не должен попадать в всасывающую щель 3, иначе аи вытесняет оттуда жидкость и нарушает этим работу носов целом.

Это возможно при следующих условиях, 1071817

Параметры работы насоса существенным образом зависят от физико-химических свойств перекачиваемой жидкости, материала поверхностей б и 7, образующих щель 3, и геометрии основных узлов и определяются следующей системой уравнений:

Р2 - Рт т = 2 6/ к м 6 - % Q. go s Q / J <

Ръ Рлв 2 о/т<4<-46 oos9/д4, "",-",, =<(/" „,, e "/ „,, a}, 3 2 = / "м б 86 cos 8/d,

15 где Ь вЂ” коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела фаз жидкость-газ; краевой угол смачивания на границе жидкость-твердая поверхность — гаэ;

d<,d — диаметры отверстий 4 и 5;

"м,т 2м4 2М,5 главные Радиусы кривизны поверхностей раздела фаз, менисков соответственно во всасывающей щели 3 и в отверстиях 4 и 5.

Индекс "/ " относится к моменту формирования пленки, индекс "//" — к моменту перед отрывом и отрыву плен- 30 ки.

Уравнения (1) и (2) определяют условия, необходимые для образования новой пленки после выдувания, отрыва старой (фиг.2). 35

Условие, препятствующее проникновению газа s всасывающую щель 3 перед отрывом пленки, определяется за висимостями (3) - (5} (фиг.3).

При равных диаметрах д4. и d от= верстий 4 и 5 главные радиусы кривизны менисков приближенно можно принять

R „, =Ь/(2СОь6) ттйц „ 4 с)4 /(2 ooS8}, то да >(y)

Р -Р,у, - -2 сорб(34 6>/( д4 }, где 8 — расстояние между поверхностими б и 7 по нормали.

При принятых допущениях решение представленной упрощенной системы уравнений приводит к выводу, что расстояние между поверхностями S и 7 должно быть меньше (1/3-1/5) Д4 .

Меньшее значение относится к случаю максимально возможного перепада давлений Р -Р при данном размере отвер»

2 стий 4 и 5, Вытеснение, отрыв пленки или пузыря может иметь место при сколько угодно низкой скорости прохождения рабочей газообразной среды через отверстия 4 и 5..

Предлагаемый насос для перекачивания жидкостей и гаэожидкостных смесей позволяет перекачивать жидкос. ти в область высокого давления экономично благодаря непосредственному использованию потенциальной энергии давления газообразной среды без ее преобразования и кинетическую энергию, сопровождающуюся большими потерями при смешении двух потоков с разными начальными скоростями. Повышению экономичности способствует также отсутствие подвижных частей и возмож. ность работы с постоянным давлением газа в нагнетательном канале. Таким образом, нижаются энергозатраты и упрощается конструкция.

1071817

Составитель И.Бойцов

Редактор И.Шулла Техред С.Легеза Корректор A,Зимокосов

Заказ 101/30 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г,укгород, ул.Проектная, 4