Рідинно-газовий ежектор

Реферат: Винахід належить до обладнання ежекційного типу та може бути використана в цукровій, хімічній та інших галузях промисловості, переважно в тих випадках, коли при контакті рідин та газу має місце інтенсивне накипоутворення на поверхні обладнання. Рідинно-газовий ежектор складається з приймальної камери з активним соплом та камери змішування, патрубка підводу пасивного середовища. Згідно з винаходом всередині камери змішування коаксільно їй з зазором додатково встановлена циліндрична вставка з еластичного матеріалу, що з одного торця герметично закрита, а зі сторони приймальної камери має вхідні отвори, причому патрубок підводу пасивного середовища до камери змішування виконаний зі сторони, протилежної приймальній камері. Технічний результат від використання запропонованого рідинно-газового ежектора полягає в підвищенні надійності роботи апарата в середовищах, в яких має місце інтенсивне накипоутворення на внутрішніх поверхнях апарата, що дозволить стабільно працювати в розрахункових параметрах, а отже з найбільшою ефективністю. UA 113250 C2 (12) UA 113250 C2 UA 113250 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до обладнання ежекційного типу та може бути використаний в цукровій, хімічній та інших галузях промисловості, переважно в тих випадках, коли при контакті рідин та газу має місце інтенсивне накипоутворення на поверхні обладнання. Відомий рідинно-газовий ежектор (Патент RU 2241863 Жидкостно-газовый ежектор / Петров C.M. (RU), Игнатов В.Е. (RU), Тарабанов В.Н. (RU), Мозговой А.А. (RU), Хромченков Д.Е.; патентообладатель Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия (RU); опубл.: 10.12.2004), який складається з приймальної камери з активним соплом, камери змішування, всередині якої коаксільно знаходиться обичайка з антиадгезійного та антифрикційного металічного матеріалу з пружними властивостями та розміщеними на зовнішній поверхні камери змішування електродинамічними випромінювачами. Така складна конструкція запропонована в основному для можливості роботи ежектора при інтенсивному відкладенні накипу на внутрішній поверхні камери змішування, що призводить до зменшення поперечного перерізу, а отже змінюються основні робочі характеристики ежектора. Недоліком такого ежектора є складність конструкції, відносно висока вартість матеріалів для виготовлення обичайки камери змішування та електродинамічних випромінювачів, додаткові витрати енергії для роботи. В основу винаходу поставлена задача вдосконалити конструкцію ежектора для можливості його роботи в середовищах, в яких має місце інтенсивне накипоутворення на внутрішніх поверхнях апарата, відповідно змінюються розрахункові параметри його роботи. Затрати енергії на ліквідацію накипу повинні бути мінімальні, витратні матеріали дешеві та ефективні. Поставлена задача вирішується тим, що рідинно-газовий ежектор складається з приймальної камери з активним соплом та камери змішування, патрубка підводу пасивного середовища Згідно з винаходом всередині камери змішування коаксіально їй з зазором додатково встановлена циліндрична вставка з еластичного матеріалу, що з одного торця герметично закрита, а зі сторони приймальної камери має вхідні отвори, причому патрубок підводу пасивного середовища до камери змішування виконаний зі сторони, протилежної приймальній камері. Причинно-наслідковий зв'язок ознак, що складають суть корисної моделі і технічний результат, що досягається, пояснюються наступним. Рідина, що витікає через активне сопло, в приймальній камері створює розрідження, завдяки якому газ втягується і разом з рідкою фазою потрапляє в камеру змішування, де відбувається передача імпульсу, вирівнювання швидкостей, тисків та теплових і масообмінних величин. У випадку, коли в камері змішування між компонентами рідини та газу відбувається хімічна реакція з утворенням накипоутворюючих солей, вони відкладуються на всіх внутрішніх поверхнях, з якими контактують. В результаті поперечний переріз камери змішування зменшується, обладнання виходить з розрахункових параметрів, ефективність його роботи зменшується, з часом це приводить до повної зупинки. Для ліквідації нашарувань накипу, що утворюються при роботі ежектора з мінімальними затратами, всередині камери змішування запропоновано додатково встановити коаксільно їй з зазором циліндричну вставку з еластичного матеріалу. Еластична вставка закріплена по обох торцях камери змішування, причому зі сторони входу камери змішування в приймальну камеру в торцях еластичної вставки виконані отвори, що з'єднують внутрішню порожнину між камерою змішування та еластичною вставкою. З протилежної сторони камери змішування торці еластичної вставки закріплені герметично до торців камери змішування. В камері змішування з цієї сторони виконаний підвід пасивного середовища (газу) через патрубок. При роботі ежектора рідина, що витікає через активне сопло, створює розрідження в приймальній камері. Пасивне середовище (газ) потрапляє через патрубок підводу, проходить по кільцевому зазору між внутрішньою поверхнею камери змішування та еластичною вставкою та через отвори в торці еластичного елемента потрапляє в приймальну камеру. Газ разом з рідиною потрапляє в камеру змішування, в якій проходить відкладання накипу на внутрішніх поверхнях. Струмини рідини, які вилітають з сопла форсунки та мають достатньо високу енергію, ударяють по поверхні еластичної вставки та викликають її вібрацію. Проходження газу по зазору між еластичним елементом та камерою змішування в свою чергу викликає також коливання еластичної стінки. В цьому випадку накип, що відклався на внутрішній поверхні буде відшаровуватись та видалятись газорідинним потоком з апарата. Коливання еластичної стінки викликає ще один позитивний ефект - відбувається накладення нестаціонарних пульсацій на сам газорідинний потік, що однозначно викликає інтенсифікацію масообмінних процесів. 1 UA 113250 C2 5 10 15 20 25 30 Таким чином, додаткових затрат енергії на процес відшарування накипу з внутрішніх поверхонь апарата не має, співвідношення розмірів не міняються, а отже апарат працює в розрахункових режимах з найбільшою ефективністю. Сукупність запропонованих ознак дозволяє забезпечити в повному обсязі очікуваний технічний результат. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображений загальний вигляд газорідинного ежектора в розрізі. Ежектор складається з камери змішування 1, всередині якої встановлена еластична вставка 2. Підвід рідини відбувається в форсунку 3, з якої через робоче сопло рідина витікає в камеру змішування. Газ через патрубок підводу 4 потрапляє в зазор між камерою змішування 1 та еластичною вставкою 2 і через торцеві отвори в ній потрапляє в приймальну камеру 5. Ежектор працює наступним чином. Робоча рідина через сопло форсунки 3 витікає в камеру змішування ежектора 1. За рахунок тертя між струминами рідини та газом, останній через патрубок підводу 4, зазор між камерою змішування та еластичним елементом, через торцеві отвори потрапляє в приймальну камеру 5 та втягується в камеру змішування, в якій проходить вирівнювання теплових та масообмінних параметрів. В результаті утворюються накипоутворюючі речовини, що відкладаються на всіх контактуючих з ними поверхнях, в тому числі і на внутрішній поверхні еластичного елемента. Внаслідок того, що струмини рідини витікають з сопла форсунки зі значною швидкістю (біля 20 м/с при тиску рідини біля 0,4 МПа) та мають значну кінетичну енергію, при ударі об стінку еластичної камери викликають її вібрацію. В свою чергу вібрація еластичної стінки сприяє відшаруванню накипу, який відклався на її внутрішній поверхні. Разом з рідинно-газовим потоком частинки накипу видаляються за межі апарата. Збільшенню амплітуди вібрації сприяє рух газової фази в зазорі між еластичною стінкою та камерою змішування. Енергія для утворення вібрацій стінки виникає від ударної дії струмин рідини, додаткового підводу енергії для цього не потрібно. Матеріал для виконання ежектора запропонованим способом є дешевий та не дефіцитний. Слід вказати на такий позитивний ефект, який виникає при взаємодії струмини рідини з еластичною стінкою, як прискорення швидкості масопередачі між газом та рідиною, який буде мати місце внаслідок прискорення оновлення поверхні контакту фаз. Технічний результат від використання запропонованого рідинно-газового ежектора полягає в підвищенні надійності роботи апарата в середовищах, в яких має місце інтенсивне накипоутворення на внутрішніх поверхнях апарата, що дозволить стабільно працювати в розрахункових параметрах, а отже з найбільшою ефективністю. 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 Рідинно-газовий ежектор, який складається з приймальної камери з активним соплом та камери змішування, патрубка підводу пасивного середовища, який відрізняється тим, що всередині камери змішування коаксільно їй з зазором додатково встановлена циліндрична вставка з еластичного матеріалу, що з одного торця герметично закрита, а зі сторони приймальної камери має вхідні отвори, причому патрубок підводу пасивного середовища до камери змішування виконаний зі сторони, протилежної приймальній камері. 2 UA 113250 C2 Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3