Гідроелеватор
Сутність винаходу: патрубок підведення пасивного середовища виконаний співвісно з активним соплом. Патрубок підведення пасивного середовища забезпечений насадком, зовнішня поверхня якого виконана у вигляді розбіжного конуса, вхід якого розташований в площині зрізу сопла, вихід - в камері змішування зовнішній діаметр вхідного перерізу насадка дорівнює зовнішньому діаметру патрубка підведення пасивного середовища. 2 іл.
РЕСПУБЛІК (5!)5 F 04 F 5/02
ВІДОМСТВО СРСР (ГОСПАТЕНТ СРСР) ОПИС ВИНАХОДУ (54) ГІДРОЕЛ Е BATOP
До АВТОРСЬКИМ СВІДЧЕННЯМ
1 (21) 4621925/29 (22) 19.12.88 (46) 15,01.93. Бюл. М 2 (71) Донецький політехнічний інститут (72) Г.М.Тимошенко, А.Ф.Яценко, С.А.Селівра та Ю.А.Зоря (56) Лямаєв Б.Ф. Гідроструминні насоси та установки. Л., Машинобудування, 1988, с.21.
Винахід відноситься до струминної техніки і може бути використане в гірській, гірничо-геологічній, енергетичній та інших галузях промисловості. Відомий ежектор, що містить корпус, в якому розміщено активне сопло, з'єднане зі штуцером, камерозмішування і дифузор. Штуцер та сопло можуть бути з'єднані сильфоном.
Очищена робоча рідина потрапляє в активне сопло, де розганяється, набуваючи кінетичної енергії, яка витрачається в камері змішування та дифузорі на прокачування пасивного середовища. Вказаний пристрій забезпечує роботу ежектора на малих витратах, наприклад, у кріогенних установках.
Одним із недоліків даного ежектора є його низька продуктивність та ККД.
Найбільш близьким по технічній сутності до пропонованого гідроелеватора і взятим в якості прототипу є відомий струминний насос нерегульований, що складається з активного кільцевого сопла, центрального пасивного сопла, робочої камери, камери змішування і дифузора. Ак,,5331788341 А1 (57) Сутність винаходу: патрубок підведення пасивного середовища виконаний співвісно з активним соплом. Патрубок підведення пасивного середовища забезпечений насадком, зовнішня поверхня якого виконана у вид розходиться конуса, вхід якого розташований в площині зрізу сопла, вихід вЂ" в камері змішування. Зовнішній діаметр вхідного перерізу насадка дорівнює зовнішньому діаметру патрубка підведення пасивного середовища. 2 іл. тивне кільцеве сопло утворене між конфузором робочої камери і центральним пасивним соплом. Кут конусності конфуеора робочої камери 120 Центральне сопло з'єднане з патрубком підведення пасивного середовища. На кінці камери змішування розташований дифузор, який як і камера змішування має дещо меншу довжину в порівнянні з гідроелеваторами з центральним активним соплом. впливу на величину втрат, оскільки змішання потоків відбувається у камері змішування.
Основною втратою енергії, що веде до низького ККД у струменевих апаратах будь-якого типу, залишається так звана втрата на удар, пов'язана зі змішуванням двох співвісних потоків з різними початковими швидкостями.
Втрата удару при змішуванні. рівна різниці потужностей кінематичних енергій потоків до і після змішування ЛЕ про1788341
55 порціональна квадрату різниці швидкостей потоків на початку змішування де Ор вЂ" масова витрата потоку активного середовища
6н вЂ" масова витрата потоку пасивного середовища; ьчр1 вЂ" швидкість потоку активного середовища у вихідному перерізі активного сопла;
wHt вЂ" швидкість потоку пасивного середовища у вхідному перерізі камери змішування.
Так як швидкості wpf і w>1 різко відрізняються один від одного,втрати при змішуванні потоків активного та пасивного середовища дуже великі і є однією з основних причин вузької галузі застосування струминних апаратів.
Особливість струминного насоса, взятого в якості прототипу в тому, що характер розподілу осьових швидкостей по перерізу камери змішування цього пристрою s корені відрізняється від епюри швидкостей суміші середовищ у камері змішування у гідроелеваторів з центральним активним соплом. Втрати на удар залишаються, тільки значна частина їх переноситься е робочої камери камеру змішування.
Метою винаходу є підвищення продуктивності гідроелеватора та його ККД.
Це досягається тим, що в пристрої, що містить активне сопла, патрубок підведення пасивного середовища, розташований співвісно з активним соплом, робочу камеру і камеру змішування, дифузор, патрубок підведення пасивного середовища забезпечений насадком, зовнішня поверхня якого виконана у вигляді конічного розхідного якого розташований у площині зрізу сопла, а виходив камері змішування, при цьому зовнішній діаметр вхідного перерізу насадка дорівнює на- . ружному діаметру патрубка підведення пасивного середовища.
На фіг,1 зображена принципова схема гідроелеватора; на фіг,2 вЂ" графік зміни абсолютного тиску в камері змішування по довжині камери змішування.
Гідроелеватор складається (див. фіг.1) з трубопроводу 1, що підводить активну, середовище (pacxop 0s), на кінці якого розташоване активне сопло 2. Через трубопровід 1 і активне сопло 2 проходить трубопровід 3, призначений для підведення пасивного середовища (витрата( ) На кінці трубопроводу 3 співвісно з активним соплом 2 виконаний насадок 4, зовнішня поверхня якого виконана в аїді конічно розбіжного конуса, причому зовнішній діаметр вхідного перерізу насадка d(рівний зовнішньомудіаметру патрубка підведення пасивного середовища.
Другим своїм кінцем, рівним діаметру d, насадок 4 розміщений в камері змішування 5, яка з'єднана співвісно з дифузором 6, а він з'єднується з відвідним трубопроводом 7. Трубопровід 3 з розташованим на кінці насадок 4 утворюють з активним соплом 2 кільцеву щілину 8. 9 герметично з'єднує між собою трубопровід 1, що закінчується соплом 2, трубопровід 3 для підведення пасивного середовища та камеру змішування 5.
Активне середовище проходить трубопровід
1 і надходить у сопло 2 кільцеву щілину 8.
Струмінь виходить з кільцевої щілини 8, проходить робочу камеру 9 і надходить в камеру змішування 5, Струмінь, що виходить з активного сопла, має однозначно визначений параметрами гідроелеватора центральний кут розкриття Wmp, що визначається за емпіричною формулою
ae p= 2,1К APpV(g> д21, ГРаД. р Н де dp вЂ" зовнішній діаметр активного сопла
2 у його вихідному перерізі;
К-поправочний коефіцієнт незначно відрізняється від одиниці;
hPp вЂ" підвищення тиску активного середовища перед активним соплом над тиском пасивного середовища в камері змішування.
У пропонованій конструкції кут розширення зовнішньої поверхні насадка 4 ан, (cM. фіг.1) виконаний рівним куту a mp, завдяки чому не відбувається відриву струменя активного середовища від поверхні насадка 4.
Безвідривне ковзання струменя активного середовища по поверхні насадка 4 по всій його довжині дозволяє струменю активного середовища сформуватися до місця підведення в камеру змішування пасивного 5 середовища, внаслідок чого струмінь володіє більшою несучою здатністю в порівнянні зі звичайною струменем.
В результаті взаємодії сил турбулентного тертя, що викликає появу вихорів активної та пасивної середовищ на початковій ділянці камери змішування 5,камері змішування 5 встановлюється тиск нижчий, ніж пасивного середовища. Відбувається підсмоктування пасивного середовища трубопровід 3.
Дослідження показують, що мінімальний тиск в камері змішування 5 буде в перерізі l-I (див, фіг.1), розташованому на відстані приблизно рівному діаметру
1788341 камери змішування бк, рахуючи від початку камери змішування (див. фіг.2). Починаючи від перерізу з мінімальним тиском, розташованим на відстані б» від початку камери змішування, спостерігається зростання тиску, воно досягає атмосферного і йде подальше його підвищення. Тому другий кінець насадка 4 розташований у перерізі з мінімальним тиском. Це збільшує перепад тисків на кінцях трубопроводу 3, що підводить пасивне середовище, і сприяє підвищенню загального ККД гідроелеватора.
Запропонований пристрій ефективно працюватиме не тільки при розміщенні вихідного перерізу патрубка 4 (див. фіг.1) на відстані від вхідного перерізу камери змішування 5 рівним її діаметру d», але і при обов'язковому виконанні умови (2 з вЂ" 4 (3) де Яз вЂ" сума площі перерізу струменя активного середовища та площі перерізу зовнішньої поверхні патрубка 4 в площині І!-І!.
При проектуванні гідроелеватора одними з основних геометричних розмірів проточної частини будуть розміри патрубка 4.
Вважаючи, що діаметром dH можна поставити (з умов, наприклад, забезпечення необхідної витрати пасивного середовища або коефіцієнта ежекції, середнього розміру часток твердого при транспортуванні пульпи, модуля, інших параметрів), для протікання активного середовища найбільш важливими залишаться довжина патрубка 4 L = + d » і кут ан. Кут ан= а р визначаємо з рівняння (2), а довжину вЂ" з рівняння (2) і (3), зважаючи на те, що бн =бн+2(!+бк)ц аор, (4) де бн вЂ" ” діаметр вихідного перерізу внеш1ній поверхні патрубка 2. З рівняння (4) маємо
Підставляючи значення S> з рівняння
10 (5) у вираз (3) і знаючи mð, можемо визначити максимально можливе значення 1.
В-камері змішування 5 йро відбувається вирівнювання кінематичних енергій активної і пасивної середовищ. Далі змішаний потік проходить дифузор S, де йде перехід певної частини кіетичної енергії в потенційну, проходить зростання тиску суміші середовищ і далі потік поступа20 ет у відвідний грубопровід 7.
Таким чином, пристрій дозволяє підвищити несучу здатність струменя активного середовища і продуктивність, що в цілому підвищує ККД гідроеле25 ватора.
Гідроелеватор, що містить активне
: сопло, патрубок підведення пасивного середовища, виконаний співвісно з активним соплом, 30 робочу камеру, камеру змішування та дифузор, який відрізняється тим, що, з метою підвищення ККД, патрубок підведення пасивного середовища забезпечений насадком, зовнішня поверхня якого виконана у вигляді
35 розбіжного конуса, вхід якого розташований у площині зрізу сопла, а вихідвЂ" в камері змішування, при цьому зовнішній ді-. аметр вхідного перерізу насадка дорівнює зовнішньому діаметру патрубка підведення
40 пасивного середовища. г
Виробничо-видавничий комбінат "Патент", r. Ужгород, вул. Гагаріна, 101
Замовлення 65 Тираж Передплатне
8НДІПД Державного комітету з винаходів та відкриттях при ДКНТ СРСР