Абдураманов А.А., Минарбеков Ж.И., Тунгишбаев Е., Бекишбаева М.

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати

Струйные насосы последовательного действия

В инженерной практике часто встречаются применения обычного прямоточного, одноповерхностного струйного насоса в отдельности [1,2], либо совместно с центробежным насосом [3]. Имеются работы [4,5,6], в которых гидроэлеваторы (струйные насосы) соединены между собою в батарею параллельно. В последнем случае значительно увеличивается производительность струйных аппаратов. Однако на производстве иногда важно одновременное повышение подачи струйного насоса и напора нагнетаемой жидкости. С этой точки зрения представляет большой интерес струйные насосы (гидроэлеваторы) последовательного действия.

На рис.1 приведена схема струйного насоса [7] с напорным патрубком кольцевого сечения, расположенным соосно с приемной камерой, причем сопряжение приемной камеры с основной частью струйного насоса осуществляется конфузорно-цилиндрической трубой. Дело в том, что в одном компактном устройстве можно получить сразу два технических результата: увеличивается коэффицент эжекций струйного насоса путем кольцевого выхода рабочей струй в приемную камеру с тангенциальным вихревым всасыванием исходной жидкости и повышается напор всего потока в основной прямоточной части струйного насоса за счет использования значительной осевой скорости спутной жидкости.

Струйный насос состоит из дополнительного напорного кольцевого патрубка 1, патрубка подвода активной среды 2, цилиндрической приемной камеры 3, всасывающего патрубка 4, конфузора 5, цилиндрической трубы 6, конфузорной приемной камеры 7, сопла 8, камеры смешения 9, диффузора 10 и отводящей трубы 11.

Струйныи насос работает следующим образом. Активная (рабочая ) струя по напорному кольцевому патрубку 1 с большой скоростью нагнетается в цилиндрическую трубу 6, создавая в приемной камере 3 значительное разрежение. Пассивный поток по всасываемому патрубку 4 тангенциально устремляется в цилиндрическую приемную камеру 3 и смешается с рабочей струей в горловине (конфузоре 5) цилиндрической трубы 6. Смешанный поток , распространяясь вдоль цилиндрической трубы 6 приобретает на ее конце напорный режим и логарифмический профиль скорости. Вот здесь, в конфузорную приемную камеру 7, по патрубку подвода активной среды 2 через сопло 8, под большим давлением подается приосевая рабочая струя, которая смешиваясь с кольцевым спутным потоком поднимает жидкость на большую высоту. Такая последовательная работа струйного насоса, состоящего из основного прямоточного и дополнительного (вихревой) частей найдет широкое практическое применение в скважинах для подьема нефти и воды.

Основная часть (2,7,8,9,10,11) струйного насоса предназначена для повышения напора нагнетаемой жидкости, тогда как дополнительная часть (1,3,5,6) обеспечивает увеличение коэфицента эжекции струйного насоса.

На рис. 2 представлена схема батарейного струйного насоса [8], позволяющая повысить его производительность и коэфицент эжекции дешевым, менее трудоемким и более компактным путем.

Практически результат достигается тем, что в предлагаемом батарейном струйном насосе, содержащем напорных подводящих труб с рабочими соплами, приемной камеры и тангенциально расположенных всасывающих патрубков, напорные подводящие трубы с рабочими соплами размещены соосно, одна внутри другой и установлены на оси приемной камеры консольно.

Подводящие трубы с рабочими соплами выполнены консольно таким образом, что подводящая труба меньшего диаметра длиннее наружной настолько, сколько расстояние между осями всасывающих патрубков. Это позволит увеличивать производительность и коэффицент эжекции предлагаемого струйного насоса, скомпонованного как бы из нескольких отдельных насосов, соединенных последовательно.

Батарейный струйный насос состоит из напорных подводящих труб 1,2,3 с рабочими соплами, приемной камеры 4 и тангенциально расположенных всасывающих патрубков 5.

Принцип работы струйного насоса заключается в следующем.

Активная рабочая жидкость по подводящим трубам 1,2 и 3 движутся прямоточно, параллельно оси приемной камеры 4. Причем, струи, выходящие из сопел подводящих труб 1 и 2 кольцевые.

Кольцевые струи создают в премной камере 4 локальные разрежения, вследствие чего из всасывающих патрубков 5 поступают пассивные всасываемые потоки. Поскольку пассивные потоки входят в 4 тангенциально, то в приемной камере получается сложное смешение-распространение прямоточной приосевой кольцевой струй с закрученным наружным потоком.

Известно, что в таких случаях коэффицент эжекции струйного аппарата возрастает. Значит увеличевается общая производительность насоса.

Результаты экспериментальных работ показывают, что тангенциальный подвод всасываемого (пассивного) потока углубляет местный вакуум в приемной камере, тем самым увеличивается перепад давлений на всасывающей линий струйного насоса, а это вызывает, в свою очередь, повышение коэффициента эжекции. Последовательность действия нескольких активных струи в пределах одного насоса обеспечивает необходимый напор нагнетаемой жидкости. Например, применение струйных насосов последовательного действия даст возможность эффективной работы последовательно соединенных гидроциклонов на всасывающей линий базового центробежного насоса.

Литература:

1. Каменев П.Н. Гидроэлеваторы в строительстве. М.: Стройиздат,1964, 403с.

2. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. М.: Энергия, 1970, 288 с.

3. Лямаев Е.Я. Гидроструйные насосы и установки. Л.:Машиностроение, 1988, 256 с.

4. Абдураманов А.А., Абиров А.А., Абдураманов Е.А. Струйные насосы. Гидроциклонные насосные установки. Насосные станции. Аналитический обзор. – Тараз, 2003 ,32 с.

5. Абдураманов А.А., Абиров А.А. Батарейный струйный насос. Предпатент №14941 КZ, бюл. №10, 2004.

6. Абдураманов А.А., Абиров А.А. и др. Батарейный струйный насос. Предпатент №12876 КZ, бюл. №3, 2003.

7. Абдураманов А.А., Минарбеков Ж., Бекишбаева М. Струйный насос. Предпатент №20253 КZ, бюл. №11, 2008.

8. Абдураманов А.А., Алиев И.Ж., Тунгишбаев Е, АлимбаеваЖ.Б., Абдуова А. Батарейный струйный насос. Инновационный патент

№20089 КZ, бюл. №9, 2008