Спосіб стиснення середовищ за допомогою ударної хвилі та пристрій для його реалізації

1. Способ сжатия сред с помощью ударной волны, заключающийся в том, что подают в струйный аппарат с дозвуковой скоростью активную и пассивную среды, смешивают среды в камере смешения с формированием двухфазной смеси с разгоном смеси сначала до звуковой скорости, а в камере расширения - до сверхзвуковой скорости, организуют скачок уплотнения для торможения смеси с соответствующим ростом давления после скачка уплотнения и преобразования потока в однофазный, после чего его подают потребителю, отличающийся тем, что после скачка уплотнения A (54) СПОСІБ СТИСНЕННЯ СЕРЕДОВИЩ ЗА ДОПОМОГОЮ УДАРНОЇ ХВИЛІ ТА ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО РЕАЛІЗ АЦІЇ 28325 после скачка уплотнения и преобразованием потока в однофазный, после чего подают его потребителю. При этом после скачка уплотнения статическое давление должно быть меньше полусуммы давления торможения после скачка уплотнения и статического давления перед скачком уплотнения (патент России № 2016261, кл. F04F5/00 – прототип). Кроме того, в зоне истечения в камере расширения перед скачком уплотнения статическое давление устанавливают меньше давления окружающей среды, а статическое давление после скачка уплотнения устанавливают большим или равным давлению окружающей среды. Устройство для реализации способа сжатия сред содержит камеру смешения, коаксиально ей установленные сопла для подвода газообразной и жидкой сред, сообщенные с устройствами для подачи упомянутых сред в соответствующие сопла, камеру расширения, размещенную на выходе камеры смешения и диффузор с горловиной, установленный на выходе камеры расширения. При этом камера смешения выполнена конической, камера расширения сообщена непосредственно с горловиной диффузора и снабжена выпускным патрубком с разгрузочным клапаном, причем диаметр горловины равен от 1 до 3 гидравлических диаметров выходного сечения камеры смешения (там же - прототип). Однако, практика применения способа с использованием описанного устройства выявила ряд существенных недостатков данных технических решений, к которым относятся, например, следующие: низкая устойчивость процесса из-за жестких требований к соотношениям параметров на входах устройства, а также из-за нестабильности физических свойств компонент газовой и жидкостной сред (скорость потока, сложность обеспечения стабильных параметров газовой среды, образование осадков и т.д.) связана с тем, что предлагаемый способ сжатия сред основан на расчетах статических давлений в камере смешения и камере расширения без учета динамического напора, который во многих случая х соизмерим со статическим давлением на входах эти х камер; нестабильность нагрузки, несмотря на наличие запирающего эффекта, отражается на общем режиме работы устройства (разное падение давления и температуры теплонесущей среды) и приводит к остановке устройства. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа сжатия сред с помощью ударной волны и устройства для его реализации путем адаптивного управления процессами в камере смешения и камере расширения за счет регулирования расхода активной среды, что обеспечивает компенсацию влияния на работу способа и устройства неконтролируемых возмущении и стабилизацию выходных параметров рабочей смеси. Поставленная задача решается тем, что в способе сжатия сред с помощью ударной волны, заключающемся в том, что подают в стр уйный аппарат с дозвуковой скоростью активную и пассивную среды, смешивают среды в камере смешения с формированием двухфазной смеси с разгоном смеси сначала до звуковой скорости, а в камере расширения - до сверхзвуковой скорости, органи зуют скачок уплотнения для торможения смеси с соответствующим ростом давления после скачка уплотнения и преобразования потока в однофазный, после чего его подают потребителю, согласно изобретению после скачка уплотнения обеспечивают рост полного давления, а активную среду подают с регулируемым расходом. В зоне истечения в камере расширения полное давление перед скачком уплотнения необходимо поддерживать меньше давления среды, окружающей поток в камере расширения. В камеру смешения может быть подведен дополнительный поток, после чего смесь разгоняют до ее собственной скорости звука. Кроме того, к смеси сред до достижения ею собственной скорости звука может быть подведено тепло или масса и от сверхзвукового потока смеси сред может быть отведено тепло или масса. Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для сжатия сред с помощью ударной волны, содержащем камеру смешения, коаксиально ей установленные сопла для подвода газообразной и жидкой сред, сообщенные с устройствами для подачи упомянутых сред в соответствующие сопла, камеру расширения, размещенную на выходе камеры смешения и диффузор с горловиной, установленный на выходе камеры расширения, при этом камера расширения сообщена непосредственно с горловиной диффузора и снабжена выпускным патрубком с разгрузочным клапаном, согласно изобретению камера смешения выполнена цилиндрической, а устройство дополнительно снабжено датчиком давления, сообщенным с камерой смешения, регулятором расхода газообразной среды, сообщенным с устройством для подачи газообразной среды в соответствующее сопло, и адаптивным регулятором, причем выход датчика давления соединен со входом адаптивного регулятора, выход которого соединен с входом регулятора расхода газообразной среды. Кроме того, устройство может быть снабжено устройством подвода дополнительной среды в направлении потока смеси сред, расположенным до выходного сечения камеры смешения по ходу потока, выходное сечение камеры смешения может быть выполнено в виде диафрагмы, а разгрузочный клапан может быть снабжен средством регулировки давления его открытия. Использование описанного способа сжатия сред и устройства для реализации способа сжатия сред обеспечивают возможность оптимизации энергетических затрат, достижения оптимального воздействия на среды для обеспечения устойчивой работы струйного аппарата без нарушения режима его работы, практически независимо от изменения давления среды, окружающей поток в камере расширения и выходного давления аппарата. С помощью организованного в проточной части аппарата воздействия скачка уплотнения на среды можно получить гомогенные диспергированные смеси из нескольких компонентов с требуемыми концентрациями отдельных компонентов, а также получить мелкодиспергированные и гомогенные структуры при автоматической дозировке компонентов с высокой точностью. 2 28325 На чертеже (фиг.) приведена структурная схема устройства, реализующего способ сжатия сред с помощью ударной волны. Устройство для осуществления способа сжатия сред содержит два устройства 1, 2 для подачи в два сопла 3, 4 газообразной и жидкой сред соответственно. Сопла 3 и 4 соединены коаксиально с приемной камерой 5, соединенной непосредственно с камерой смешения 6, выход которой соединен с камерой расширения 7, в свою очередь на выходе которой установлен имеющий горловину 8 ди ффузор 9. Приемная камера 5 выполнена в виде конфузора, камера смешения 6 выполнена цилиндрической, камера расширения 7 сообщена непосредственно с горловиной 8 диффузора 9 и снабжена выпускным патрубком 10 с разгрузочным клапаном 11, кроме того камера расширения 7 сообщена с датчиком давления 12, выход которого соединен со входом адаптивного регулятора 13, выход которого соединен со входом регулятора 14 расхода газообразной среды, сообщенного с устройством для подачи газообразной среды (не показано). Предусмотрено также устройство 15 для подачи дополнительного потока. Устройство для сжатия сред с помощью ударной волны, реализующее способ сжатия сред с помощью ударной волны, работает следующим об разом. В аппарат через сопла 3 и 4 с дозвуковой скоростью и регулируемым расходом подают соответственно активную и пассивную среды, смешивают среды в камере смешения 6 с формированием двухфазной смеси, с разгоном смеси сначала до звуковой скорости, а затем в камере расширения 7 - до сверхзвуковой скорости, организуют скачок уплотнения для торможения смеси с соответствующим ростом полного давления и преобразованием потока в однофазный, после чего его подают потребителю. Расход газообразной среды при ее подаче в соответствующее сопло регулируют, учитывая давление в камере расширения, с помощью датчика 12 и регуляторов 13 и 14. В зоне истечения в камере расширения 7 давление перед скачком уплотнения необходимо поддерживать меньше давления среды, окружающей поток в камере расширения. В камеру смешения 6 может быть подведен через устройство 15 дополнительный поток, после чего смесь сред разгоняют до ее собственной скорости звука. К смеси сред до достижения ею собственной скорости звука можно подводить тепло или массу и от сверхзвукового потока можно отводить тепло или массу. Фиг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3