Устройство для создания вакуума в промышленных аппаратах

 

Изобретение относится к эжекторным установкам. Камера смешения выполнена с гладким геометрическим профилем в виде гиперболоида вращения с симплексами S₁ = 0,05 - 0,5, S₂ = 0,01 - 0,2, S₃ = 8 - 30, S₄ = 1,2 - 3,0, выбираемыми в зависимости от свойств, состава эжектируемого газа и эжектирующей жидкости, а также температуры и давления в системе, определяемыми эмпирическим путем, причем S₁ = d₂/d₁, S₂ = l₁/l₂, S₃ = l₃/d₁, S₄ = d₄/d₃, где d₁ - диаметр горла камеры смешения, d₂ - диаметр сопла, d₃ - входной диаметр камеры смешения, d₄ - выходной диаметр камеры смешения, l₁ - расстояние от горла сопла до торца ввода газожидкостной смеси в камеру смешения, l₂ - расстояние от горла камеры смешения до торца ввода газожидкостной смеси, l₃ - расстояние от горла до торца выхода газожидкостной смеси из камеры смешения. В результате достигается увеличение коэффициента эжекции. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к эжекторным установкам и может быть использовано в теплоэнергетике, химической и других отраслях промышленности для создания вакуума.

Известна эжекторная установка, содержащая жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор, теплообменник и насос (авт. свид. N 99893, кл. F 04 F 5/08, 1951 г).

Недостаток известной установки заключается в большой потребляемой мощности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству для создания вакуума в промышленных аппаратах является эжекторная установка для создания вакуума, содержащая последовательно соединенные сепаратор, насос, теплообменник и жидкостно-газовый струйный аппарат с камерой смешения и устройством подвода в него жидкости, и устройство подвода пассивной среды (газа), причем - отношение площади минимального сечения камеры смешения струйного аппарата проходной площади выходного сечения устройства подвода в него жидкости лежит в диапазоне 8 - 200, отношение расстояния от выходного сечения устройства подвода жидкости до конца камеры смешения к диаметру минимального сечения камеры смешения определяется по зависимости а продольная ось струйного аппарата составляет с плоскостью зеркала жидкости в сепараторе угол = 0-75 (патент РФ N 2016268, F 04 F 5/54, БИ 13, 1994 г).

Недостатками известной эжекторной установки являются низкий коэффициент эжекции и нестабильная работа при высоких вакуумах.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение коэффициента эжекции, обеспечение стабильности работы устройства для создания вакуума в промышленных аппаратах.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для создания вакуума в промышленных аппаратах, содержащем приемную камеру для ввода эжектируемого газа, устройство подвода эжектирующей жидкости с соплами, камеру смешения, согласно изобретению камера смешения выполнена с гладким геометрическим профилем в виде гиперболоида вращения с симплексами S₁=0,05-0,5, S₂=0,01-0,2, S₃= 8-30, S₄= 1,2-3,0, выбираемыми в зависимости от свойств, состава эжектируемого газа и эжектирующей жидкости, а также температуры и давления в системе и определяемыми эмпирическим путем, причем S₁ = d₂/d₁; S₁/l₁/l₂; S₃ = l₃/d₁; S₄ = d₄/d₃, где 1 d₁ - диаметр горла камеры смешения; d₂ - диаметр сопла; d₃ - входной диаметр камеры смешения; d₄ - выходной диаметр камеры смешения; l₁ - расстояние от горла сопла до торца ввода газожидкостной смеси в камеру смешения; l₂ - расстояние от горла камеры смешения до торца ввода газожидкостной смеси; l₃ - расстояние от горла до торца выхода газожидкостнои смеси из камеры смешения.

Кроме того, камера смешения выполнена в виде гиперболоида вращения, описываемого уравнением: x²/a² + y²/a² - z/c² = 1, где x, y, z - координаты;
a и C - константы, выбираемые в зависимости от свойств, состава эжектируемого газа и эжектирующей жидкости, а также температуры и давления в системе, определяемые эмпирическим путем.

В результате такого взаимодействия эжектируемого газа с эжектирующей жидкостью образуется моносмесь, что позволяет получать устойчивый вакуум и высокий коэффициент эжекции.

Указанные выше основные геометрические соотношения элементов конструкции (симплекси) эжектора, полученные расчетным путем, уточнены экспериментальными испытаниями при варьировании давления, расхода и рода активной жидкости, давления, температуры и расхода отсасываемой газовой или парогазовой фазой, а также модульный принцип исполнения, дают возможность адаптировать предлагаемую конструкцию эжектора к условиям производства в широком диапазоне технологических требований и располагаемого насосного оборудования.

На чертеже представлен общий вид устройства для создания вакуума в промышленных аппаратах.

Устройство содержит фланец 1 для ввода эжектирующей жидкости, полость 2 для ввода эжектирующей жидкости, сопла 3 ввода эжектирующей жидкости в приемную камеру 4 для ввода эжектируемого газа, патрубок 5 ввода эжектируемого газа, фланец 6 подвода эжектируемого газа, камеры смешения 7, узел крепления 8 камер смешения, корпус устройства 9, выкидной патрубок с фланцем 10.

Устройство работает следующим образом.

Через фланец 1 в полость 2 нагнетается эжектирующая жидкость, которая проходя через сопла 3 и приемную камеру 4 для ввода эжектируемого газа, поступает в камеры смешения 7, выполненные в виде гиперболоидов вращения, где смешивается с эжектируемым газом с образованием газожидкостной моносмеси, которая затем поступает в выкидной патрубок 10.

Предлагаемое устройство предназначено для отсоса газовой и парогазовой фаз с целью создания разрежения в аппаратах и технологических системах химического, нефтехимического, пищевого и др. производств.

Устройство имеет модульную конструкцию и обеспечивает эффективную стабильную работу и глубину вакуума в широких диапазонах расходов.

Формула изобретения

1. Устройство для создания вакуума в промышленных аппаратах, содержащее камеру для ввода эжектируемого газа, устройство для подвода эжектирующей жидкости с соплами, камеру смешения, отличающееся тем, что камера смешения выполнена с гладким геометрическим профилем в виде гиперболоида вращения с симплексами S₁ = 0,05 - 0,5, S₂ = 0,01 - 0,2, S₃ = 8 - 30, S₄ = 1,2 - 3,0, выбираемыми в зависимости от свойств, состава эжектируемого газа и эжектирующей жидкости, а также температуры и давления в системе, определяемыми эмпирическим путем, причем S₁ = d₂/d₁, S₂ = l₁/l₂, S₃ = l₃/d₁, S₄ = d₄/d₃, где d₁ - диаметр горла камеры смешения, d₂ - диаметр сопла, d₃ - входной диаметр камеры смешения, d₄ - выходной диаметр камеры смешения, l₁ - расстояние от горла сопла до торца ввода газожидкостной смеси в камеру смешения, l₂ - расстояние от горла камеры смешения до торца ввода газожидкостной смеси, l₃ - расстояние от горла до торца выхода газожидкостной смеси из камеры смешения.

2. Устройство для создания вакуума в промышленных аппаратах по п.1, отличающееся тем, что камера смешения выполнена в виде гиперболоида вращения, описываемого уравнением

где x, y, z - координаты;
а и с - константы, выбираемые в зависимости от свойств состава эжектируемого газа и эжектирующей жидкости, а также температуры и давления в системе, определяемые эмпирическим путем.

3. Устройство для создания вакуума по п.1, отличающееся тем, что оно содержит несколько камер смешения в зависимости от производительности и состава газов.

РИСУНКИ

Рисунок 1