способ работы насосно-эжекторной установки и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ работы насосно-эжекторной установки, включающий подвод жидкой рабочей среды из сепаратора к насосу, подачу последним жидкой рабочей среды под напором в сопло жидкостно-газового струйного аппарата, формирование в сопле потока жидкой рабочей среды с последующим ее истечением из сопла, откачкой за счет этого газообразной среды и образованием в струйном аппарате газожидкостной смеси, которую подают в струйный преобразователь, где сначала поток газожидкостной смеси преобразуют в сверхзвуковой газожидкостный поток, а затем сверхзвуковой газожидкостный поток тормозят с формированием скачка давления и преобразованием кинетической энергии газожидкостного потока в потенциальную энергию давления, после чего газожидкостный поток подают в сепаратор, где разделяют на сжатый газ и жидкую среду, отличающийся тем, что до 15% жидкой рабочей среды под напором подают в струйный преобразователь, где вследствие тангенциального ввода поток закручивается и образует область разрежения, обеспечивая интенсивные разгон и смешение парожидкостной смеси с конденсацией паровой фазы и выделением большого количества тепла на выходе газожидкостного потока из преобразователя.

2. Насосно-эжекторная установка, содержащая жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор и насос, причем насос выходом подключен к активному соплу струйного аппарата, сепаратор подключен к входу в насос, а струйный аппарат газовым входом подключен к источнику откачиваемой газообразной среды, струйный преобразователь потока, подключенный к одной стороны к выходу газожидкостного потока из струйного аппарата, а со стороны выхода газожидкостного потока из преобразователя последний подключен к сепаратору, отличающаяся тем, что струйный преобразователь потока выполнен в виде цилиндра, снабженного тангенциальными каналами и патрубком ввода жидкой рабочей среды, соединенным с выходом насоса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической, нефтехимической и другим отраслям промышленности, где возникает необходимость создания вакуума путем отсасывания из аппаратов газов и паров с помощью струйной техники, в частности насосно-эжекторной установки.

Известен способ работы насосно-эжекторной установки, включающий подвод жидкой рабочей среды из сепаратора к насосу, подачу последним жидкой рабочей среды под напором в сопло жидкостно-газового струйного аппарата, формирование в сопле потока жидкой рабочей среды с последующим ее истечением из сопла, откачкой за счет этого газообразной среды и образованием в струйном аппарате газожидкостной смеси. Известна установка для осуществления этого способа работы, содержащая жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор и насос, причем насос выходом подключен к активному соплу струйного аппарата, сепаратор подключен к выходу в насос, а струйный аппарат газовым входом подключен к источнику откачиваемой газообразной среды (Авт. свид. СССР N 559098, F 04 F 5/04, 1977 г.).

В данных способе работы и установке достигается возможность откачивать парогазовую фазу, например, ректификационной колонны с помощью жидкостно-газового струйного аппарата, в качестве активной среды которого используют жидкую рабочую среду, что позволяет резко снизить сброс в окружающую среду экологически вредных примесей. Однако в данных способе и установке для его осуществления не в полной мере используется кинетическая энергия газожидкостного потока по преобразованию этой энергии в потенциальную энергию давления, что в свою очередь приводит к поступлению газожидкостного потока в сепаратор с высокой скоростью и сравнительно низкой степенью сжатия составляющей газожидкостного потока. В результате в сепараторе ухудшаются условия для разделения газожидкостного потока на сжатый газ и жидкую среду. Конструкция сепаратора должна включать дополнительные элементы гашения скорости потока и уменьшения пенообразования.

Наиболее близкими к описываемым способу работы и установке по технической сущности являются способ работы насосно-эжекторной установки, включающий подвод жидкой рабочей среды из сепаратора к насосу, подачу последним жидкой рабочей среды под напором в сопло жидкостно-газового струйного аппарата, формирование в сопле потока жидкой рабочей среды с последующим ее истечением из сопла, откачкой за счет этого газообразной среды и образованием в струйном аппарате газожидкостной смеси, причем газожидкостную смесь из струйного аппарата подают в струйный преобразователь, где сначала поток газожидкостной смеси за счет его расширения преобразуют в сверхзвуковой газожидкостный поток, а затем сверхзвуковой газожидкостный поток тормозят в профилированной проточной части преобразователя с формированием скачка давления и частичным преобразованием в последнем кинетической энергии газожидкостного потока в потенциальную энергию давления, после чего из профилированной проточной части преобразователя газожидкостный поток подают в сепаратор, где газожидкостный поток разделяют на сжатый газ и жидкую рабочую среду, и насосно-эжекторная установка, содержащая жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор и насос, подключенный выходом к активному соплу струйного аппарата, сепаратор подключен к входу в насос, а струйный аппарат газовым входом подключен к источнику откачиваемой газообразной среды, кроме того установка снабжена струйным преобразователем потока, включающим камеру расширения, размещенную за ней профилированную проточную часть, выполненную конфузорно-диффузорной либо цилиндрической с соотношением площади ее поперечного сечения в зоне ее наименьшего проходного сечения к площади поперечного сечения струйного аппарата на выходе из диффузора от 1,1 до 200, при этом камера расширения преобразователя со стороны входа в нее подключена к выходу из жидкостно-газового струйного аппарата, профилированная проточная часть преобразователя со стороны выхода из нее потока подключена к сепаратору [Патент РФ N 2124147, F 04 F 5/54, Бюл. N 36, 27.12.98].

Недостатком известного способа работы насосно-эжекторной установки и установки для его осуществления является наличие потерь давления в преобразователе, что увеличивает перепад давления в струйном эжекторе и ухудшает его работу.

Технической задачей изобретения является увеличение коэффициента эжекции за счет уменьшения перепада давления в струйном эжекторе и повышение эффективности работы установки.

Указанная техническая задача решается тем, что в способе работы насосно-эжекторной установки, включающим подвод жидкой рабочей среды из сепаратора к насосу, подачу последним жидкой рабочей среды под напором в сопло эжектора жидкостно-газового струйного аппарата, формирование в сопле потока жидкой рабочей среды с последующим ее истечением из сопла, откачкой за счет этого газообразной среды и образованием в струйном аппарате газожидкостной смеси, которую подают в струйный преобразователь, где сначала поток газожидкостной смеси преобразуют в сверхзвуковой газожидкостный поток, а затем сверхзвуковой газожидкостный поток тормозят с формированием скачка давления и преобразованием кинетической энергии газожидкостного потока в потенциальную энергию давления, после чего газожидкостный поток подают в сепаратор, где разделяют на сжатый газ и жидкую рабочую среду, согласно изобретению до 15% жидкой рабочей среды под напором подают в струйный преобразователь, где, вследствие тангенциального ввода, поток закручивается и образует область разрежения, обеспечивая тем самым интенсивный разгон и смешение газожидкостной смеси с конденсацией паровой фазы и выделением большого количества тепла на выходе газожидкостного потока из преобразователя.

Указанная задача решается также тем, что в известной насосно-эжекторной установке, содержащей жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор и насос, причем насос выходом подключен к активному соплу эжектора струйного аппарата, сепаратор подключен ко входу в насос, а струйный аппарат газовым входом подключен к источнику откачиваемой газообразной среды, струйный преобразователь потока, согласно изобретению струйный преобразователь потока выполнен в виде цилиндра, снабженного тангенциальными каналами и патрубком ввода жидкой рабочей среды, соединенным с выходом насоса.

На фиг. 1 представлен общий вид струйного преобразователя, на фиг. 2 - схема насосно-эжекторной установки. Насосно-эжекторная установка содержит струйный аппарат с активным соплом 1, сепаратор 2, насос 3, теплообменник-холодильник 4, струйный преобразователь 5 с тангенциальными каналами 6 (фиг. 1) и патрубком ввода части жидкой рабочей среды 7, источник откачиваемой газообразной среды 8.

Насосно-эжекторная установка работает следующим образом. Из сепаратора 2 жидкая рабочая среда поступает на вход насоса 3, а последний подает до 15% ее в струйный преобразователь, остальную часть в сопло жидкостно-газового струйного аппарата 1. Истекая из сопла струйного аппарата 1, жидкая рабочая среда увлекает в проточную часть струйного аппарата 1 откачиваемую газообразную среду, поступающую из источника 8 откачиваемой среды. В струйном аппарате 1 жидкая рабочая среда смешивается с откачиваемой газообразной средой. Часть жидкой рабочей среды поступает в струйный преобразователь 5, где, проходя через тангенциальные каналы 6, закручивается, формируя зону разрежения, при этом поступающий в преобразователь 5 газожидкостный поток интенсивно смешивается и разгоняется до скорости, превышающей скорость звука (с = 15-20 м/с), затем на выходе из преобразователя скорость смеси замедляется, что сопровождается переходом через звуковой барьер и возникновением скачка давления с конденсацией паровой фазы, в результате чего выделяется большое количество тепла и с выхода в систему поступает нагретая жидкость под давлением.

Модификация преобразователя улучшает по сравнению с прототипом работу струйного эжектора 1 за счет уменьшения потерь давления в преобразователе, что увеличивает коэффициент эжекции и повышает эффективность работы установки.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для создания вакуума, например, при вакуумной перегонке нефти в процессе ректификации нефтяного сырья.