Струминний змішувач-насос із регульованим рециклом

Реферат: Струминний насос-змішувач із регульованим рециклом належить до пристроїв транспортування та змішування потоків рідин і може бути використаний для подачі змішаних потоків (на значну висоту чи відстань) в теплоенергетиці, хімічній технології і інших галузях, а також в бустерних насосах. UA 75118 U (54) СТРУМИННИЙ ЗМІШУВАЧ-НАСОС ІЗ РЕГУЛЬОВАНИМ РЕЦИКЛОМ UA 75118 U UA 75118 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв транспортування та змішування потоків рідин і може бути використана для подачі змішаних потоків (на значну висоту чи відстань) в теплоенергетиці, хімічній технології і інших галузях, а також в бустерних насосах. Відомий струминний змішувач-насос, який складається з підвідної труби робочого потоку з соплом, приймальної камери вторинного (пасивного) потоку, конфузорного перехідника, циліндричної робочої ділянки і з'єднаного з нею конічного перфорованого дифузора, причому над розміщенням перфорацій установлено кільцеву камеру, в яку для зменшення витрат енергії на вихороутворення в дифузорі допоміжним ежектором відсмоктується частина змішаного потоку [Янг Т.Т. и др. Исследование высокоэффективных укороченных эжекторов для увеличения тяги.//ТОИР. 1985. - т. 107.№1. - С. 123-131; фиг. 4.5], а кільцева камера з'єднана з приймальною камерою Недоліками відомого змішувача-насоса є використання у пристрої допоміжного ежектора для відсмоктування з дифузора частини змішаного потоку, що істотно зменшує його ефективність, а також підвищує вихороутворення на перфораціях конічного дифузора, наприклад на поперечних щілинах при збільшенні їх ширини. Найближчим за технічною суттю та результатом, що досягається, до заявлюваної корисної моделі (прототипом) є струминний змішувач-насос з рециклом (СЗНР), що складається з підвідної труби робочого потоку з соплом, приймальної камери пасивного потоку, конфузорного перехідника, перфорованих робочої ділянки та конічного дифузора, який за допомогою кільцевої камери приєднаний до конфузорного перехідника [Патент України №60790, МПК F04F 5/54, 2011]. Недоліками прототипу є використання у пристрої перфорованого конічного дифузора, в якому через великі втрати тиску на вузьких перфораціях неможливо відсмоктати необхідну кількість (порядка 10 %) змішаного потоку, а також підвищені втрати енергії на вихроутворення на його перфораціях при збільшенні їх ширини. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення конструкції струминного насоса-змішувача з регульованим рециклом (СЗНРР), шляхом зміни геометрії конструктивних елементів, нового взаємного їх розташування та встановлення додаткових елементів, що покращує перемішування потоків, а також збільшує ефективність роботи СЗНРР. Поставлена задача вирішується тим, що струминний насос-змішувач із регульованим рециклом, що складається з підвідної труби робочого потоку з соплом, приймальної камери пасивного потоку, конфузорного перехідника, перфорованої робочої ділянки та дифузора, приєднаного кільцевою камерою до конфузорного перехідника, згідно з корисною моделлю, дифузор має форму труби зі ступінчастим розширенням, яка приєднана до кільцевої камери так, що між кінцем робочої ділянки і кромкою сходинки труби утворена щілина, ширина якої не менше 15 % діаметра робочої ділянки, а до кінцевої частини робочої ділянки концентрично приєднаний циліндричний повзун із можливістю зворотно-поступального руху вздовж зовнішньої поверхні робочої ділянки та фіксації в заданому положенні, крім того по центру дифузора встановлено регулюючу голку з можливістю зворотно-поступального руху вздовж осі насоса та фіксації в заданому положенні. В запропонованому СЗНРР через широку щілину між кінцем робочої ділянки і кромкою сходинки труби (дифузора) частина змішаного потоку відсмоктується в кільцеву камеру і направляється вздовж зовнішньої поверхні робочої ділянки до перфорацій, розташованих в конфузорному перехіднику і на початку робочої ділянки. При змішуванні швидкісного (активного) потоку із сопла і підсмоктаного (пасивного) потоку із приймальної камери в циліндричній робочій ділянці, в результаті вирівнювання епюри швидкості змішаного потоку статичний тиск в кінці робочої ділянки суттєво збільшується. Вказаний рух відсмоктаної рідини спричинений значним перепадом тиску між кінцем робочої ділянки та конфузорним перехідником. Повернення частини змішаного потоку на початок змішування є рециркуляцією, яка покращує процес перемішування. Для можливості регулювання величини рециркуляціїшляхом зміни ширини щілини над кінцевою частиною робочої ділянки встановлено повзун, який може рухатись вздовж осі потоку. Для можливості зміни площі вихідного перерізу робочої ділянки, - на деякій відстані від неї в трубі (дифузорі) співвісно встановлено регулюючу голку, яка може рухатись вздовж осі насоса та фіксуватись в заданому положенні. Суттєвими відмінностями корисної моделі, що заявляється, у порівнянні з прототипом є: - дифузор у формі труби зі сходинкою та поперечна щілина між кінцем робочої ділянки і кромкою сходинки дифузора, ширина якої не менше 15 % діаметра робочої ділянки; - установка повзуна, за допомогою якого регулюють ширину щілини між кінцем робочої ділянки і кромкою сходинки дифузора; 1 UA 75118 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - установка голки, за допомогою якої регулюють величину площі вихідного перерізу робочої ділянки. Технічним результатом корисної моделі, що заявляється, є удосконалення конструкції за рахунок застосування дифузора у формі труби зі сходинкою та поперечна щілина між кінцем робочої ділянки і кромкою, величина якої регулюється повзуном, що оптимізує процес перемішування потоків шляхом регулювання циркуляції, а також значне збільшення тиску на виході з СЗНРР (ефективності насосу) за допомогою регулювальної голки. На фіг. 1 представлена схема запропонованої конструкції СЗНРР, який складається з підвідної труби 1 з соплом 2 в її кінці, приймальної камери 3, конфузорного перехідника 4, приєднаної до нього робочої ділянки 5, дифузора 6, що кільцевою камерою 7 з'єднаний з приймальною камерою 3, перфорацій 8, сходинки дифузора 9, щілини 10, ширина якої b та кут  регулюються повзуном 11, та голки 12. Принцип дії полягає в наступному. Робочий потік із великою швидкістю витікає з сопла 2 і, в результаті в'язкісної взаємодії, підтягує з приймальної камери 3 пасивний потік, який прискорюється вздовж конфузорного перехідника 4 і перемішується з робочим потоком по всій довжині робочої ділянки 5. У результаті цього перемішування, концентрація суміші і поле швидкостей змішуваних потоків удовж робочої ділянки 5 вирівнюється, а статичний тиск у потоці підвищується. Під дією цього перепаду тиску в кінці й на початку робочої ділянки 5 частина змішаного потоку перетікає через щілину 10 в кільцеву камеру 7 і далі через перфорації 8 подається на початок робочої ділянки 5 для змішування з пасивним потоком. Таким чином створюється рециркуляція. За необхідності змінення кількості відсмоктаної рідини ширина щілини 10 регулюється переміщенням повзуна 11. Змінення вихідного перерізу робочої ділянки 5 (за необхідності зміни тиску на виході) здійснюється переміщенням удовж осі насоса регулювальної голки 12. Перевагою запропонованої конструкції відсмоктування частини змішаного потоку через щілину 10 із регульованою шириною порівняно з перфорованим конічним дифузором (прототипом) є саме можливість суттєвого збільшення кількості відсмоктаної рідини (рециркуляції), а також відсутність вихороутворення після сходинки 9, що зменшує втрати енергії потоку (підвищується тиск та КПД) на виході з дифузора 6 СЗНРР. Використання СЗНРР дозволить одержати економічний ефект за рахунок можливості в широкому діапазоні збільшувати кількість подачі пасивного потоку q, порівняно зі струминним насосом без відсмоктування q0, а також за рахунок зростання КПД при одночасному зменшенні площі вихідного перерізу робочої ділянки й підвищенні кількості відсмоктуваної рідини (рециркуляції) через щілину 10. На фіг. 2 при куті нахилу щілини 10 =15° зображені прирости подачі q=q/q0 та коефіцієнта корисної дії (ККД) =/0 в залежності від відносної кількості відсмоктаної рідини j (рециркуляції) через щілину 10 для коефіцієнтів загромадження перерізу робочої ділянки f  (d / dc )2  1 6  3,0 . , Графіки показують, що і ККД () і подача q суттєво залежать від величини рециркуляції j. При оптимальній рециркуляції j0,10, наприклад, для f  2,0 ефективність СЗНРР збільшується на 30-40 % порівняно зі струминним насосом без рециркуляції. Підвищення рециркуляції призводить до подальшого росту ефективності. Ефективність також збільшується зі зменшенням коефіцієнта загромадження f . ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Струминний насос-змішувач із регульованим рециклом, що складається з підвідної труби робочого потоку з соплом, приймальної камери пасивного потоку, конфузорного перехідника, перфорованої робочої ділянки та дифузора, приєднаного кільцевою камерою до конфузорного перехідника, який відрізняється тим, що дифузор має форму труби зі ступінчастим розширенням, яка приєднана до кільцевої камери так, що між кінцем робочої ділянки і кромкою сходинки труби утворена щілина, ширина якої не менше 15 % діаметра робочої ділянки, а до кінцевої частини робочої ділянки концентрично приєднаний циліндричний повзун із можливістю зворотно-поступального руху вздовж зовнішньої поверхні робочої ділянки та фіксації в заданому положенні, крім того по центру дифузора встановлено регулюючу голку з можливістю зворотно-поступального руху вздовж осі насоса та фіксації в заданому положенні. 2 UA 75118 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3