RU2216650C1

RU2216650C1 - Liquid-gas jet apparatus

Info

Publication number: RU2216650C1
Application number: RU2002126922A
Authority: RU
Inventors: Г.С. Фалькевич; Л.М. Виленский; А.Ю. Беляев; Б.Н. Журавлев; Михаил Васильевич Барильчук
Original assignee: Фалькевич Генрих Семенович; Беляев Андрей Юрьевич
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2003-11-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; mixers. SUBSTANCE: invention relates to devices designed for mixing liquid and gas. Proposed apparatus contains at least one nozzle, active and passive flow feed channels, mixing chambers and diffuser. It contains nozzle unit with, at least, one nozzle, at least one primary mixing chamber arranged before and, at least, partially around each of said muzzles, secondary mixing chamber whose inlet is located before outlets of primary mixing chambers, and outlet is combined with diffuser inlet, and receiving chamber which accommodates nozzles of nozzle unit, primary mixing chambers and inlet of secondary mixing chamber. Heat exchange device decreasing temperature of passive flow is installed before passive flow feed channel. EFFECT: increased efficiency. 2 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидро-газодинамическому оборудованию, а именно к эжекторным установкам, и может быть использовано в теплоэнергетике, нефтеперерабатывающей, химической промышленности, а также в других отраслях промышленности, где необходимо использовать смешение жидкости и газа. The invention relates to hydro-gas-dynamic equipment, namely to ejector installations, and can be used in the power industry, oil refining, chemical industry, as well as in other industries where it is necessary to use a mixture of liquid and gas.

Известен жидкостно-газовый струйный аппарат (RU, патент 2107841, F 04 F 5/02, 1998), содержащий активное жидкостное сопло, камеру смешения и диффузор, причем площадь минимального сечения камеры смешения составляет от 0,1 до 7,98 площадей минимального сечения активного жидкостного сопла. Known liquid-gas jet apparatus (RU, patent 2107841, F 04 F 5/02, 1998) containing an active liquid nozzle, a mixing chamber and a diffuser, and the minimum cross-sectional area of the mixing chamber is from 0.1 to 7.98 minimum cross-sectional areas active fluid nozzle.

Известный струйный аппарат имеет невысокий коэффициент полезного действия из-за невысокой организации смешения пассивного газа и потока активной жидкости. Known inkjet apparatus has a low efficiency due to the low organization of mixing of passive gas and the flow of active liquid.

Известен также жидкостно-газовый струйный аппарат (RU, патент 2113629, F 04 F 5/02,1998), содержащий сопло подвода активной жидкой среды и камеру смешения, причем сопло подвода активной среды выполнено с центральным и периферийным кольцевыми стволами подачи активной жидкой среды, а суммарная площадь выходного сечения сопла подвода активной среды задана соотношением площади выходного сечения центрального ствола сопла и площади минимального сечения камеры смешения. Also known is a liquid-gas jet apparatus (RU, patent 2113629, F 04 F 5 / 02,1998), comprising a nozzle for supplying an active liquid medium and a mixing chamber, moreover, a nozzle for supplying an active medium is provided with a central and peripheral annular barrel for supplying active liquid medium, and the total area of the output section of the nozzle for supplying an active medium is given by the ratio of the area of the output section of the central barrel of the nozzle and the area of the minimum section of the mixing chamber.

Известный струйный аппарат имеет невысокий коэффициент полезного действия из-за плохой организации смешения пассивного газа и потока активной жидкости. Known inkjet apparatus has a low efficiency due to poor organization of the mixing of passive gas and the flow of active liquid.

Известен также жидкостно-газовый эжектор (US, патент 2382391, F 04 F 5/02, 1945), содержащий распределительную камеру с соплами, приемную камеру, камеры смешения и сбросную камеру, причем каждая камера смешения установлена соосно относительно своего сопла. Also known is a liquid-gas ejector (US patent 2382391, F 04 F 5/02, 1945) comprising a distribution chamber with nozzles, a receiving chamber, a mixing chamber and a discharge chamber, each mixing chamber being mounted coaxially with respect to its nozzle.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является жидкостно-газовый струйный аппарат (US, патент 2632597, F 04 F 5/02, 1953). Известный аппарат содержит корпус, в котором может быть установлено одно и более одного сопла, такое же количество диффузоров и камер смешения. Closest to the proposed device is a liquid-gas jet apparatus (US patent 2632597, F 04 F 5/02, 1953). The known apparatus comprises a housing in which one or more than one nozzle can be installed, the same number of diffusers and mixing chambers.

Проведенные исследования показали, что вышеприведенные жидкостно-струйные аппараты не обеспечивают требуемую производительность и коэффициент полезного действия, из-за плохой организации перемешивания сред (активной и пассивной). Studies have shown that the above liquid-jet devices do not provide the required performance and efficiency due to poor organization of medium mixing (active and passive).

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в уменьшении энергетических затрат на создание активного потока. The technical problem to which the present invention is directed is to reduce the energy costs of creating an active stream.

Технический результат, получаемый при реализации вышеприведенной технической задачи, состоит в уменьшении энергетических затрат на создание активного потока за счет частичной конденсации фракций газов в пассивном потоке. The technical result obtained by implementing the above technical task is to reduce the energy costs of creating an active stream due to the partial condensation of gas fractions in the passive stream.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать теплообменник, понижающий температуру пассивного потока. При этом часть газов, входящих в состав пассивного потока, конденсируется и отводится из теплообменника, соответственно, расход пассивного газа уменьшается и для его сжатия в эжекторе требуется меньший расход активной жидкости. To achieve the specified technical result, it is proposed to use a heat exchanger that lowers the temperature of the passive stream. At the same time, part of the gases that make up the passive stream condenses and is removed from the heat exchanger, respectively, the flow rate of the passive gas decreases and a smaller flow rate of the active liquid is required to compress it in the ejector.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать жидкостно-газовый струйный аппарат, содержащий сопловой блок с, по меньшей мере, одним соплом и, по меньшей мере, одну первичную камеру смешения, расположенную соосно перед и, по меньшей мере, частично вокруг каждого из указанных сопел, вторичную камеру смешения, вход которой расположен перед выходами первичных камер смешения, а выход совмещен с входом диффузора, и приемную камеру, в которой размещены сопла соплового блока, первичные камеры смешения и вход вторичной камеры смешения, причем перед подводящим каналом пассивного потока установлено теплообменное устройство, понижающее температуру пассивного потока. Теплообменное устройство может содержать более одного последовательно установленного блока. В этом случае первый блок обычно понижает температуру пассивного потока до 0^oС и конденсирует влагу. Следующий блок при этом понижает температуру пассивного потока до -40^oС и конденсирует ряд фракций пассивного потока в случае применения предложенной конструкции в химическом, нефтехимическом и нефтеперерабатывающем оборудовании.To achieve the technical result, it is proposed to use a liquid-gas jet apparatus comprising a nozzle block with at least one nozzle and at least one primary mixing chamber located coaxially in front of and at least partially around each of these nozzles , a secondary mixing chamber, the input of which is located in front of the outputs of the primary mixing chambers, and the output is combined with the entrance of the diffuser, and a receiving chamber, in which the nozzles of the nozzle block are placed, the primary mixing chambers and the input again th mixing chamber, and in front of the inlet channel of the passive stream, a heat exchange device is installed that lowers the temperature of the passive stream. A heat exchanger may comprise more than one unit in series. In this case, the first unit usually lowers the temperature of the passive stream to 0 ^{° C.} and condenses moisture. The next block at the same time lowers the temperature of the passive stream to -40 ^o C and condenses a number of fractions of the passive stream in the case of using the proposed design in chemical, petrochemical and oil refining equipment.

Как показали проведенные исследования, организация процесса перемешивания активной (эжектирующей) и пассивной (эжектируемой) сред существенным образом влияет на коэффициент полезного действия жидкостно-газового струйного аппарата. Внедрение же в поток пассивного газа мелкодисперсных частиц жидкости, которые образуются при конденсации части пассивного потока, значительно улучшает процесс перемешивания активной и пассивной сред. Этот факт подтвержден экспериментами. При конденсации более 10% пассивного потока (по массе) жидкая фракция сепарируется в теплообменнике и отводится из него. В этом случае на оставшийся поток пассивного газа требуется, соответственно, меньший расход активного потока. As studies have shown, the organization of the mixing process of active (ejecting) and passive (ejected) media significantly affects the efficiency of a liquid-gas jet apparatus. The introduction of finely dispersed particles of liquid into the passive gas stream, which are formed during the condensation of part of the passive stream, significantly improves the mixing process of the active and passive media. This fact is confirmed by experiments. Upon condensation of more than 10% of the passive flow (by weight), the liquid fraction is separated in the heat exchanger and removed from it. In this case, the remaining passive gas stream requires a correspondingly lower active flow rate.

Изобретение в базовом варианте иллюстрировано чертежом, на котором использованы следующие обозначения: подводящий канал 1 активного потока, подводящий канал 2 пассивного потока, теплообменное устройство 3, сопловой блок 4, приемная камера 5, камера 6 смешения, диффузор 7. The invention in the basic embodiment is illustrated by a drawing on which the following notation is used: inlet channel 1 of the active stream, inlet channel 2 of the passive stream, heat exchanger 3, nozzle block 4, receiving chamber 5, mixing chamber 6, diffuser 7.

Предлагаемое устройство в базовом варианте работает следующим образом: струя активной жидкости из каждого сопла 4 соплового блока 1 попадает в камеру смешения 3, где происходит разбиение и перемешивание с пассивным газом и мелкодисперсной жидкой фазой, поступающим в приемную камеру 5 из теплообменного аппарата 3 и подводящего канала пассивного потока 2. Поток жидкости и газа поступает в камеру смешения 6, где происходит перемешивание потоков, выравнивание скоростей и повышение давления смеси. Далее поток поступает в диффузор 7, где происходит дальнейший рост давления. The proposed device in the basic version works as follows: a jet of active liquid from each nozzle 4 of the nozzle block 1 enters the mixing chamber 3, where it is split and mixed with passive gas and a finely divided liquid phase entering the receiving chamber 5 from the heat exchanger 3 and the supply channel passive flow 2. The flow of liquid and gas enters the mixing chamber 6, where the mixing of the flows, speed equalization and pressure increase of the mixture. Next, the flow enters the diffuser 7, where there is a further increase in pressure.

В дальнейшем возможности предложенного устройства будут иллюстрированы следующими экспериментально полученными данными. In the future, the capabilities of the proposed device will be illustrated by the following experimentally obtained data.

Применительно к откачиваемому потоку газов разложения вакуумной колонны с температурой t=40^oC, являющихся пассивным потоком, теплообменное устройство, установленное перед эжектором, позволяет сконденсировать часть фракций газов разложения, что позволяет повысить КПД эжектора. В таблице приведены экспериментально полученные значения.In relation to the pumped-out gas stream of decomposition gases of a vacuum column with a temperature of t = 40 ^o C, which is a passive stream, a heat exchanger installed in front of the ejector allows condensation of a fraction of the decomposition gas fractions, which allows to increase the efficiency of the ejector. The table shows the experimentally obtained values.

Как видно из приведенных сведений, теплообменное устройство позволяет уменьшить расход пассивного потока от 13 до 50,9% за счет сепарации жидкой фазы пассивного газа. На столько же можно уменьшить расход и активной жидкости и через эжектор. При более высокой температуре в теплообменном устройстве процент сконденсированной фазы будет ниже. В этом случае жидкая фаза будет направляться в эжектор и повышать его к.п.д., по результатам экспериментов, от 6 до 11%. As can be seen from the above information, the heat exchange device can reduce the flow rate of the passive stream from 13 to 50.9% due to the separation of the liquid phase of the passive gas. By the same amount, the flow rate of the active liquid can also be reduced through the ejector. At a higher temperature in the heat exchanger, the percentage of the condensed phase will be lower. In this case, the liquid phase will be directed to the ejector and increase its efficiency, according to the experimental results, from 6 to 11%.

При использовании предложенного устройства повышение коэффициента полезного действия относительно устройства, использованного в качестве ближайшего аналога, составляет 6÷11%. When using the proposed device, the increase in efficiency relative to the device used as the closest analogue is 6 ÷ 11%.

Claims

1. A liquid-gas jet apparatus comprising at least one nozzle, inlet channels of active and passive flows, mixing chambers and a diffuser, characterized in that it comprises a nozzle block with at least one nozzle, at least one primary chamber mixing, located in front of and at least partially around each of these nozzles, a secondary mixing chamber, the input of which is located in front of the outputs of the primary mixing chambers, and the output is combined with the entrance of the diffuser, and a receiving chamber in which the nozzle nozzles are placed of the block, the primary mixing chamber and the inlet of the secondary mixing chamber, the feeding channel before the passive flux installed heat exchanger lowering the temperature of passive flow.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the heat exchange device comprises more than one unit, the units being installed in series.