CN103527526A - 高效可调喷嘴喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效可调喷嘴喷射器，包括设有引射气体入口的引射气体腔、设有动力蒸汽入口的动力蒸汽管，动力蒸汽管前部设有旋转式喷嘴，旋转式喷嘴后设置吸入室，吸入室后设置与吸入室及引射气体腔相通的混合段，混合段后设置喉管，喉管后设置扩散段，扩散段末端设置混合气体出口；所述旋转式喷嘴包括前后两层可相对转动的孔板，通过相对转动调节气体通过孔的面积。本发明结构合理，通过旋转喷嘴手动或自动调节喉面比，在改变工作流体压力的条件下，能有效提高喷射器的工作效率，其平均喷射系数比普通喷嘴提高30倍左右。

Description

高效可调喷嘴喷射器

技术领域

本发明涉及一种喷嘴喷射器、广泛应用于石油化工等技术领域。

背景技术

蒸汽喷射器是一种利用射流的紊动扩散作用使不同压力的2股流体相互混合，并引发能量交换的流体机械。其工作原理是高压流体(也称工作流体)通过喷嘴将其压力能转变为动力能，在喷嘴的出口形成低压区卷吸低压流体(也称引射流体)进人混合室后形成单一均匀的混合流体，此混合流体经扩散管的降速增压之后被排出泵外。由于喷射器结构简单，维修费用少，对被抽介质无严格要求，加之抽气量大，工作压力范围宽，因此在国内外石油化工、冶金和制冷等领域得到了广泛应用。但由于工厂蒸汽和工作流量等参数不稳定，造成很多蒸汽喷射器无法达到最佳的工作性能。从而装置无法开工或产能无法达到设计要求，造成能源和投资的大量浪费。

蒸汽喷射器一般由喷嘴、吸人室及扩散管3部分构成，其中扩散管由混合段、喉管及扩散段3部分组成。影响蒸汽喷射器工作性能的因素主要由喷射器结构参数和操作工况来决定。前者主要包括喷嘴结构、喷嘴与扩散管面积比、喷嘴出口至混合室入口的距离及扩散段长度等参数。

Nahdi等人所进行的～系列实验研究表明，喷射系数U和混合流体压力与引射流体压力的比值(简称压缩比)随喷嘴与扩散管面积比的变化而变化，在所有这些条件中存在一个最优面积比和最大的喷射系数的匹配。Mastsuo和Nahdi等人则研究了混合室截面积与喷嘴截面积之比对喷射泵操作性能的影响，其研究结果表明，对应于一定的面积比，存在着一最大喷射系数和最大压力比的匹配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构合理，工作性能好的高效可调喷嘴喷射器。

本发明的技术解决方案是：

一种高效可调喷嘴喷射器，其特征是：包括设有引射气体入口的引射气体腔、设有动力蒸汽入口的动力蒸汽管，动力蒸汽管前部设有旋转式喷嘴，旋转式喷嘴后设置吸入室，吸入室后设置与吸入室及引射气体腔相通的混合段，混合段后设置喉管，喉管后设置扩散段，扩散段末端设置混合气体出口；所述旋转式喷嘴包括前后两层可相对转动的孔板，通过相对转动调节气体通过孔的面积。

混合段呈喇叭形，且呈自前向后渐细的形式；扩散段呈喇叭形，且呈自前向后渐粗的形式。

通过喷嘴孔的气体符合下列关系式：

式中，w为求解变量，

F为无粘变量，

G为粘性变量，

H为能量源项，

w、F、G的向量表示形式如下：

$W=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\ρ}\\ \mathrm{\ρu}\\ \mathrm{\ρv}\\ \mathrm{\ρw}\\ \mathrm{\ρE}\end{array}\right\},F=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\ρv}\\ \mathrm{\ρvu}+p\stackrel{\→}{i}\\ \mathrm{\ρvv}+p\stackrel{\→}{j}\\ \mathrm{\ρvw}+p\stackrel{\text{\→}}{k}\\ \mathrm{\ρvE}+\mathrm{pv}\end{array}\right\},G=\left\{\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{xi}}\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{yi}}\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{zi}}\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ij}}{v}_j+q\end{array}\right\}$

式中，|D为流体密度，kg／m³；

u、v、w分别为x、y、z方向的速度，m／s；

E为单位流体的总能量，J／kg；

是为沿x、y、z坐标轴的单位矢量；

P为压力，Pa；

为粘性应力张量；

q为热通量，J／(m²·s)。

本发明结构合理，通过旋转喷嘴手动或自动调节喉面比，在改变工作流体压力的条件下，能有效提高喷射器的工作效率，其平均喷射系数比普通喷嘴提高3O倍左右。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是旋转式喷嘴的结构示意图（即图1中A部放大图）。

具体实施方式

一种高效可调喷嘴喷射器，包括设有引射气体入口1的引射气体腔2、设有动力蒸汽入口3的动力蒸汽管4，动力蒸汽管前部设有旋转式喷嘴5，旋转式喷嘴后设置吸入室6，吸入室后设置与吸入室及引射气体腔相通的混合段7，混合段后设置喉管8，喉管后设置扩散段9，扩散段末端设置混合气体出口10；所述旋转式喷嘴包括前后两层可相对转动的孔板11、12，通过相对转动调节气体通过孔的面积。

混合段呈喇叭形，且呈自前向后渐细的形式；扩散段呈喇叭形，且呈自前向后渐粗的形式。

通过喷嘴孔的气体符合下列关系式：

式中，w为求解变量，

F为无粘变量，

G为粘性变量，

H为能量源项，

w、F、G的向量表示形式如下：

$W=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\ρ}\\ \mathrm{\ρu}\\ \mathrm{\ρv}\\ \mathrm{\ρw}\\ \mathrm{\ρE}\end{array}\right\},F=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\ρv}\\ \mathrm{\ρvu}+p\stackrel{\→}{i}\\ \mathrm{\ρvv}+p\stackrel{\→}{j}\\ \mathrm{\ρvw}+p\stackrel{\text{\→}}{k}\\ \mathrm{\ρvE}+\mathrm{pv}\end{array}\right\},G=\left\{\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{xi}}\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{yi}}\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{zi}}\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ij}}{v}_j+q\end{array}\right\}$

式中，|D为流体密度，kg／m³；

u、v、w分别为x、y、z方向的速度，m／s；

E为单位流体的总能量，J／kg；

是为沿x、y、z坐标轴的单位矢量；P为压力，Pa；

为粘性应力张量；

q为热通量，J／(m²·s)。

Claims (3)

1.一种高效可调喷嘴喷射器，其特征是：包括设有引射气体入口的引射气体腔、设有动力蒸汽入口的动力蒸汽管，动力蒸汽管前部设有旋转式喷嘴，旋转式喷嘴后设置吸入室，吸入室后设置与吸入室及引射气体腔相通的混合段，混合段后设置喉管，喉管后设置扩散段，扩散段末端设置混合气体出口；所述旋转式喷嘴包括前后两层可相对转动的孔板，通过相对转动调节气体通过孔的面积。

2.根据权利要求1所述的高效可调喷嘴喷射器，其特征是：混合段呈喇叭形，且呈自前向后渐细的形式；扩散段呈喇叭形，且呈自前向后渐粗的形式。

3.根据权利要求1或2所述的高效可调喷嘴喷射器，其特征是：通过喷嘴孔的气体符合下列关系式：

式中，w为求解变量，

F为无粘变量，

G为粘性变量，

H为能量源项，

w、F、G的向量表示形式如下：

$W=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\ρ}\\ \mathrm{\ρu}\\ \mathrm{\ρv}\\ \mathrm{\ρw}\\ \mathrm{\ρE}\end{array}\right\},F=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\ρv}\\ \mathrm{\ρvu}+p\stackrel{\→}{i}\\ \mathrm{\ρvv}+p\stackrel{\→}{j}\\ \mathrm{\ρvw}+p\stackrel{\text{\→}}{k}\\ \mathrm{\ρvE}+\mathrm{pv}\end{array}\right\},G=\left\{\begin{array}{c}0\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{xi}}\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{yi}}\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{zi}}\\ {\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ij}}{v}_j+q\end{array}\right\}$ 式中，|D为流体密度，kg／m³；

u、v、w分别为x、y、z方向的速度，m／s；

E为单位流体的总能量，J／kg；

是为沿x、y、z坐标轴的单位矢量；

P为压力，Pa；

为粘性应力张量；

q为热通量，J／(m²·s)。

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