Інжектор

Изобретение относится к струйной технике, а именно, к пароводяным аппаратам, преобразующим энергию пара или перегретой воды в энергию воды, и может применяться во всех областях техники, где необходим интенсивный теплообмен, прежде всего в системах водяного отопления и горячего водоснабжения для бытовых и производственных нужд. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является инжектор, содержащий корпус с входным отверстием для теплоносителя, выходным отверстием для горячей воды и с патрубком для подачи нагреваемой воды, а также паровое сопло, расположенное со стороны входного отверстия, и диффузор с камерой смешения и горловиной, расположенный в корпусе со стороны выходного отверстия, на одной оси с паровым соплом. Пространство между внешней поверхностью парового сопла и внутренней конической поверхностью камеры смешения диффузора у его входа образует кольцевое водяное сопло. В известных конструкциях не предусмотрена оптимизация соотношения размеров сечений, ограничивающих потоки воды на входе и выходе камеры смешения диффузора. Как показал опыт, при эксплуатации таких инжекторов в системах отопления и горячего водоснабжения из-за несбалансированности потоков воды, поступающей в камеру смешения и выходящей из нее, нарушается стабильность работы системы, вследствие чего возникают гидроудары в ее паропроводах и трубопроводах, что приводит к их преждевременному износу и к нерегламентированным ремонтным работам. Задачей изобретения является повышение надежности работы инжектора путем оптимизации соотношения размеров сечений, ограничивающих потоки воды на входе и вы ходе камеры смешения диффузора. Для решения поставленной задачи в инжекторе, содержащем, корпус с входным отверстием для теплоносителя, выходным отверстием для горячей воды и с патрубком для подачи нагреваемой воды, паровое сопло, расположенное в корпусе со стороны входного отверстия, и диффузор с камерой смешения, переходящей в горловину, расположенный в корпусе со стороны выходного отверстия, на одной оси с паровым соплом так, что пространство между внешней поверхностью парового сопла у его выхода и внутренней конической поверхностью камеры смешения диффузора у его входа образует кольцевое водяное сопло, согласно изобретению, площадь поперечного сечения кольцевого водяного сопла в плоскости выходного торца парового сопла составляет 0,8...1,2 площади поперечного сечения горловины диффузора. Площадь поперечного сечения кольцевого водяного сопла в плоскости выходного торца парового сопла в оптимальном варианте равна площади поперечного сечения горловины диффузора. Паровое сопло и диффузор могут быть установлены с возможностью перемещения по меньшей мере одного из упомянуты х элементов вдоль их оси. Между входным торцом корпуса и входным торцом парового сопла, а также между выходным торцом диффузора и выходным торцом корпуса может быть установлена по меньшей мере одна прокладка. Внешняя поверхность парового сопла у его выхода имеет форму усеченного конуса, меньшее основание которого обращено к выходу. В оптимальном варианте внешняя коническая поверхность парового сопла и внутренняя коническая поверхность камеры смешения диффузора эквидистантны. Такая конструкция инжектора обеспечивает баланс потоков воды на входе и выходе камеры смешения, что создает оптимальные условия для теплообмена между теплоносителем и водой, предотвращает возникновение турбулентностей в камере смешения и гидроударов в паропроводе и трубопроводе системы, в которую включен инжектор, повышая ее КПД, надежность и долговечность, снижая затраты на ремонтные работы. На чертеже показан инжектор, общий вид. Инжектор содержит корпус 1 с патрубком 2 для подачи воды, подлежащей нагреву. Корпус 1 имеет входное отверстие 3 для подачи теплоносителя и выходное отверстие 4 для выпуска нагретой воды. Внутри корпуса 1 со стороны входного отверстия 3 расположено паровое сопло 5 и соосно с ним, со стороны выходного отверстия 4 - диффузор 6 с камерой 7 смешения, переходящей в цилиндрическую горловину 8, Пространство между внешней поверхностью парового сопла 5 у его выхода 9 и внутренней конической поверхностью камеры 7 смешения образует кольцевое сопло 10. Площадь поперечного сечения кольцевого водяного сопла 10 в плоскости выходного торца 9 парового сопла 5 составляет 0.8...1,2 площади поперечного сечения горловины 8 диффузора 6. Оптимальным является равенство этих площадей. Для обеспечения возможности регулировки и установки оптимального соотношения упомянуты х размеров в процессе сборки и эксплуатации инжектора паровое сопло 5 и диффузор 6 могут быть установлены с возможностью их перемещения вдоль оси, относительно друг друга. Наиболее просто эту возможность можно реализовать с помощью набора прокладок разной толщины, которым снабжен инжектор. Для этого между входными торцами корпуса 1 и парового сопла 5, а также между выходными торцами корпуса 1 и диффузора б могут быть установлены прокладки 11,12 требуемой толщины. Для создания благоприятных условий формирования потока воды, поступающей в камеру 7 смешения, внешняя поверхность парового сопла 5 у его выхода имеет форму усеченного конуса, меньшее основание которого обращено к выходу. При этом оптимальные условия обеспечиваются, когда конические поверхности, образующие кольцевое водяное сопло, эквидистантны. В системах отопления и горячего водоснабжения инжектор выполняет функцию теплонагревателя (теплообменника) и функционирует следующим образом. Подлежащая нагреву вода через патрубок 2 и кольцевое водяное сопло 10 поступает в камеру 7 смешения, куда через входное отверстие 3 через водяное сопло 5 подают теплоноситель. В качестве теплоносителя может быть использован пар или перегретая вода. В камере 7 смешения образуется пароводяная смесь, которая с большой скоростью устремляется к горловине 8, проходит ее и в расширяющейся части диффузора 6 попадает в зону малых скоростей и больших давлений. Здесь практически мгновенно схлопываются паровые пузырьки вследствие конденсации пара с образованием микровзрывов. Суммарный эффект микро-взрывов - появление в этой области скачка давления с передачей тепла от теплоносителя к нагреваемой среде (воде). Нагретая таким образом вода через выходное отверстие 4 инжектора поступает в тр убопровод системы отопления или горячего водоснабжения. Если площадь поперечного сечения кольцевого водяного сопла 10 меньше площади поперечного сечения горловины 8, то в парожидкостной смеси увеличивается относительное содержание пара, он полностью не конденсируется в пределах диффузора, конденсация продолжается в трубопроводах и там возникают гидроудары. Если площадь поперечного сечения кольцевого водяного сопла 10 больше площади поперечного сечения горловины 8, то в камере 7 смешения повышается давление, ухудшается поступление пара и при некотором критическом значении вода поступает в паропровод и в нем возникают гидроудары. Чтобы избежать этого, путем подбора толщины прокладок 11, 12 или используя средства плавной регулировки, например резьбовые, паровое сопло 5 и/или диффузор 6 перемещают вдоль их оси, и устанавливают при сборке, а затем поддерживают при эксплуатации такое их взаимное расположение, при котором площадь поперечного сечения кольцевого водяного сопла 10 была бы в пределах 0,8... 1,2 от площади поперечного сечения горловины 8 диффузора 6. Оптимальным является равенство этих площадей. Такая конструкция позволяет поддерживать баланс между потоками воды на входе и выходе камеры 7 смешения и тем самым стабилизировать оптимальное соотношение в ней теплоносителя и воды, что стабилизирует процесс теплообмена, повышает КПД и надежность системы. Выполнение поверхностей, образующи х кольцевое водяное сопло 10, в виде эквидистантных конусов позволяет предотвратить возникновение турбулентностей при поступлении потока воды в камеру 7 смешения и тем самым уменьшить непродуктивные потери и дестабилизирующие факторы, а значит повысить КПД и надежность системы.