парожидкостный струйный аппарат

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к парожидкостным струйным аппаратам, используемым в системах отопления и подачи горячей воды.

Известен парожидкостный струйный аппарат, содержащий корпус с патрубком подвода жидкой среды, активное сопло и камеру смешения (патент RU 2155280, кл. F04F 5/14, опубл. 27.08.2000). Недостатками известного устройства являются невысокая эффективность нагрева жидкости и обильное отложение солей на стенках устройства при его работе.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении КПД аппарата и снижении количества отложений. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что парожидкостный струйный аппарат (далее АФТ), содержащий корпус с патрубком подвода жидкой среды, активное сопло и камеру смешения, имеет корпус, который 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.

На чертеже представлен АФТ в сборе.

Парожидкостный струйный аппарат (АФТ) содержит корпус 1, активное сопло 2 и камеру смешения 3. Корпус аппарата имеет патрубок 4 подвода жидкой среды. И корпус, и патрубок выполнены из цилиндрической трубы и на концах имеют фланцы 5. Сопло 2 в виде отдельной детали размещено внутри корпуса 1. Оно имеет несколько участков: входной цилиндрический участок 6, следующий за ним сужающийся конусной участок 7, выходной цилиндрический участок 8 и конфузор 9. Длина выходной цилиндрической части 8 составляет 0,25-0,35 длины конфузора 9, что позволяет стабилизировать поток пара перед распылением. Внешний диаметр сопла на входном цилиндрическом участке 6 меньше внутреннего диаметра трубы корпуса 1, поэтому сопло входит в корпус с зазором. С другой стороны основной трубы в корпусе 1 с зазором размещена камера смешения 3, которая также выполнена в виде отдельной детали. Сопло 2 и камера смешения 3 фиксируются в корпусе с помощью колец-центраторов 10, прижатых к фланцам 5 трубы. Их выполнение в виде отдельных деталей и размещение в корпусе с соответствующим зазором позволяет легко разбирать и собирать устройство. Отверстия фланцев 5 плотно охватывают соответствующую деталь 2-3. Камера смешения 3 также имеет несколько участков, расположенных по ходу движения среды в следующем порядке: диффузор 11, центральный цилиндрический участок 12 и выходной участок в виде конфузора 13. Суммарная длина диффузора 11 и цилиндрического участка 12 камеры смешения должна быть меньше расстояния от соответствующего фланца 5 корпуса до патрубка 4, в этом случае вызванные потоком вырывающейся из конфузора среды колебания будут эффективно гаситься на корпусе, не вызывая расшатывания камеры.

Угол между внутренней поверхностью конфузора сопла и осью трубы корпуса равен углу между этой осью и внутренней поверхностью диффузора камеры смешения , что позволяет обеспечить максимальную ламинарность потока жидкости до конца сопла 2 и снизить количество образующихся отложений. Суммарная длина выходного цилиндрического 8 и конфузорного 9 участков сопла 2 обеспечивает уменьшение проходного сечения жидкостной среды между входом камеры смешения 3 и выходом сопла 2 в 2-3 раза, что обеспечивает напор жидкости, необходимый для эффективного перемешивания и интенсивного теплообмена между паром и жидкостью. Увеличение скорости обмена энергии приводит к увеличению КПД устройства.

АФТ работает следующим образом.

Эжектирующая газообразная среда в виде пара подводится в активное сопло 2 через патрубок (не показан), присоединенный к соответствующему фланцу 5 корпуса. Истекая из сопла 2, сверхзвуковой поток пара увлекает в камеру смешения 3 жидкую среду, которая поступает в струйный аппарат через патрубок 4. В ходе смешения пара и жидкости в диффузорном участке 11 камеры 3 формируется режим течения с интенсивным процессом смешения сред, сопровождаемым процессом передачи энергии от эжектирующей среды к эжектируемой среде. На этом этапе формируется сверхзвуковой парожидкостной поток, который в цилиндрической зоне 12 наименьшего проходного сечения камеры смешения 3 преобразуется в дозвуковой жидкостной поток с необходимой величиной давления. Далее в результате дальнейшего торможения в конфузоре 13 кинетическая энергия потока частично преобразуется в давление, после чего жидкостная среда под полученным в струйном аппарате напором подается потребителю.

Предлагаемый аппарат АФТ позволяет нагревать воду до 160°С при максимально создаваемом давлении 2МПа. Устройство устойчиво работает при следующих входных характеристиках: давление пара - 0,01-1,3 МПа, давление воды - 0,01-1 МПа, температура воды - 0-90°С. В зависимости от режима работы устройство потребляет пар в количестве 1-15% от массы воды.