Способ создания газокапельной струи, установка для его осуществления и сопло для создания газокапельной струиПатент на изобретение №: 2107554 Автор: Зуев Ю.В., Карпышев А.В., Лепешинский И.А. Патентообладатель: Научно-исследовательский институт низких температур при Московском государственном авиационном институте (техническом университете) Дата публикации: 27 Марта, 1998 Адрес для переписки: подача заявки08.07.1996 публикация патента27.03.1998 Изображения   Изобретение относится к технологии генерации газокапельных струй повышенной дальности полета и может использоваться в противопожарной технике, в сельском хозяйстве при орошении земель и других отраслях, связанных с необходимостью создания дальнобойных жидкостных струй. Сущность изобретения: по способу давление газа Р на входе в сопло и относительную концентрацию g жидкости в двухфазном потоке выбирают из условий P  g  5,7 108 Па; P  5 105 Па, где g = Gж/Gг; Gж - массовый расход жидкости; Gг - массовый расход газа. В качестве жидкости используют воду. Газовый поток создают с помощью, по меньшей мере, одной турбокомпрессорной установки. В установке длина L профилированного канала сопла выбрана из условия L 5 dкр, где dкр - диаметр критического сечения сопла. Сопло выполнено кольцевым. Система подачи газа содержит, по меньшей мере, одну турбокомпрессорную силовую установку, выходное устройство которой сообщено с входом газодинамического сопла. 3 с. и 7 з.п.ф-лы, 3 ил.
, , ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУИзобретение относится к технологии генерации газокапельных струй повышенной дальнобойности и может использоваться в противопожарной технике, в сельском хозяйстве при орошении земель и других отраслях, связанных с необходимостью создания дальнобойных газожидкостных струй. В настоящее время известны методы создания жидкостных струй, одни из которых обеспечивают дальнобойность струи за счет увеличения давления в системе подачи жидкости к соплу, а другие - за счет использования потока газа, подаваемого в сопло установки. Так, известен способ создания газокапельной струи [1], который заключается в использовании эжектирующего действия газовой струи, подаваемой в газоструйный насадок сопла, для разгона жидкости и увеличения дальности полета струи. Известна также установка для создания газокапельной струи [1], которая содержит систему подачи жидкости и газодинамическое сопло с центральным газоструйным насадком. Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ создания газокапельной струи [2], который включает ускорение газового потока в газодинамическом сопле, подачу в газовый поток в процессе его ускорения дисперсного потока жидкости и ускорение в сопле образованного двухфазного потока. Наиболее близким аналогом заявленной установки является установка для создания газокапельной струи [2], которая содержит систему подачи жидкости и газа и газодинамическое сопло с камерой смешения жидкости и газа. Наиболее близким аналогом заявленного сопла является газодинамическое сопло [2], содержащее профилированный канал и камеру смешения. Общий недостаток указанных аналогов заключается в невозможности увеличения с помощью известных средств дальности полета газокапельной струи свыше 50 м, что необходимо, например, для тушения пожаров в многоэтажных зданиях и высотных сооружениях. Кроме того, в известных технических решениях не определены условия формирования газокапельной струи, при которых возможно увеличить дальность полета газокапельной струи до необходимых расстояний (свыше 50 м). В основу патентуемых изобретений положена задача по увеличению дальности полета газокапельной струи, определяющая достигаемый технический результат. Данный технический результат достигается тем, что по способу создания газокапельной струи, включающему ускорение газового потока в газодинамическом сопле, подачу в газовый поток в процессе его ускорения дисперсного потока жидкости и ускорение в сопле образованного двухфазного потока, согласно изобретению, давление газа (P) на входе в сопло и относительную концентрацию g жидкости в двухфазном потоке выбирают из условия; Pg5,7108Па; P5105Па, где g=Gж/Gг, Gж - массовый расход жидкости Gг- массовый расход газа. В качестве жидкости может использоваться вода. Целесообразно использовать для создания газового потока, по меньшей мере, одну турбокомпрессорную установку. Указанный технический результат достигается также тем, что в установке для создания газокапельной струи, содержащей системы подачи жидкости и газа и газодинамическое сопло с камерой смешения жидкости и газа, согласно изобретению длину L- сопла выбирают из условия L5dкр, где dкр - диаметр критического сечения сопла. Для компактирования (сжатия) газокапельной струи может использоваться кольцевое сопло. В качестве жидкости может использоваться вода. Целесообразно, чтобы система подачи газа содержала, по меньшей мере, одну турбокомпрессорную установку, выходное устройство которой сообщено с входом газодинамического сопла. Установка может быть выполнена мобильной, для этого она снабжается транспортным средством передвижения. Указанный технический результат достигается также тем, что в сопле для создания газокапельной струи, содержащем профилированный канал и камеру смешения жидкости и газа, согласно изобретению длина L сопла выбирается из условия L5dкр, где dкр - диаметр критического сечения сопла. Для компактирования газокапельной струи желательно использовать кольцевое сопло. Вышеуказанные условия выбора давления газа и относительной концентрации жидкости в двухфазном потоке (для способа), а также длины газодинамического сопла (для установки) определены на основании анализа следующих факторов, влияющих на эффективность разгона газокапельной струи и ее скорость, определяющую дальность полета струи. Максимальное значение давления газа и относительной концентрации жидкости выбирается из условия предельно плотной упаковки частиц жидкости в газовом потоке, при которой возможно формирование капельной жидкостной фазы в газе. Данное условие характеризуется формулой [3]  где  =3,14; R - газовая постоянная газовой фазы двухфазного потока (для воздуха R = 287 Дж/кгK); T - температура газа (для условий использования установки T = 300 K);  ж - плотность жидкости (для воды ж = 10000 кг/м2; gmax = Gж/Gг - максимальная относительная концентрация жидкости; Gж - секундный массовый расход жидкости; Gг - секундный массовый расход газа. Учитывая реальные предельные условия использования способа и установки, данное условие можно записать в виде gmaxPmax = 5,7108Па. Из этого условия видно, что для осуществления изобретения величины P и g необходимо выбирать из условия gP 5,7108Па. В этом случае возможно разогнать в газодинамическом сопле до необходимой скорости двухфазный поток, состоящий из капельной жидкостной фазы и из газа-носителя. В то же время необходимая скорость газокапельной струи, при которой достигается дальность полета струи не менее 50 м, определена предельным уровнем давления P газа на входе в газодинамическое сопло: P5105Па. При данном уровне давления обеспечивается перепад давления на сопле П = P/Pa5, где P - давление торможения на входе в сопло; Pa - атмосферное давление. Как показали расчеты, при данном уровне давления газа на входе в сопло обеспечивается ускорение двухфазного (газожидкостного) потока до скорости, превышающей с учетом реального КПД сопла 60 м/с. Достигнутые значения скорости газожидкостной смеси более чем в два раза превосходят предельные значения скорости жидкостной струи, которые могут быть получены с помощью современного оборудования. На фиг. 1 изображена функциональная схема установки для создания газокапельной струи; на фиг. 2 - сопло с камерой смешения; на фиг. 3 - сопло кольцевой формы с камерой смешения. Способ осуществления газокапельной струи может быть осуществлен с помощью установки, функциональная схема которой представлена на фиг. 1. Установка для создания газокапельной струи содержит систему 1 подачи жидкости (воды), систему 2 подачи газа, камеру смешения 3, являющуюся частью газодинамического сопла 4, систему 5 управления перемещением сопла 4 и транспортное средство 6 передвижения, например автомобиль, на котором размещаются системы установки. Система 2 подачи газа содержит турбокомпрессорную установку, выходное устройство которой сообщено с входом газодинамического сопла 4. Сопло состоит из камеры 7 смешения жидкости и газа, снабженной узлами 8 подачи жидкости и узлом 9 подачи газа, и профилированного канала 10. При использовании кольцевого сопла 4 (фиг. 3) в профилированном канале устанавливается центральное тело 11. Длина L профилированного канала 10 сопла 4 выбирается из условия L5dкр, где dкр - диаметр критического сечения сопла (для кольцевого сопла dкр= dкр.max-dкр.min). Способ создания газокапельной струи осуществляется следующим образом. Установка перемещается в исходное положение с помощью транспортного средства (автомобиля) 6. Сопло направляется в сторону объекта, к которому должна осуществляться подача газокапельной струи, посредством управляющего воздействия системы 5 управления перемещением сопла. Включается турбокомпрессорная установка (на фигурах не показана), являющаяся частью системы 2 подачи газа. Ускоренный воздушный поток из выходного устройства силовой установки направляется в узел 9 подачи газа камеры смешения 3, где происходит образование двухфазного потока. Вода впрыскивается в камеру смешения 3 через узлы 8 подачи жидкости в виде отдельных струек 12, которые смешиваются с набегающим воздушным потоком, в результате чего образуется газокапельный поток. Для равномерного распыления воды в камере смешения 3 в качестве узлов подачи жидкости используются струйные форсунки. Максимальные значения давления воздуха на входе в сопло и относительной концентрации воды в двухфазном потоке выбираются из условия предельно плотной упаковки частиц воды в воздушном потоке: gP5,7108Па, где P- давление воздуха на входе в сопло; g- относительная концентрация воды в двухфазном потоке. Кроме того, для достижения необходимой (свыше 50 м) дальности полета газокапельной струи давление воздуха на входе в сопло должно превышать 5105Па. Для рассматриваемого примера реализации изобретения указанные параметры выбираются следующими: P=5,5105Па; g=Gввод/Gвоз=4,9 Gввод= 26 кг/с - массовый расход воды; Gвоз = 5,3 кг/с - массовый расход воздуха; Tсм = 298 К - температура двухфазного потока; L = 1500 мм - длина сопла; dкр = 120 мм - диаметр критического сечения сопла; D = 50 мкм - средний диаметр капель воды в воздушном потоке. Созданный в камере смешения 3 двухфазный поток при указанных выше параметрах разгоняется в профилированном канале 10 кольцевого сопла с центральным телом 11. Использование кольцевого сопла позволяет компактировать газокапельную струю при относительно однородном распределении капель воды по сечению струи. Полученные результаты свидетельствуют о том, что двухфазный поток, параметры которого выбираются согласно вышеуказанным условиям, разгоняется в газоданимическом сопле до скорости, при которой дальность полета газокапельной струи составляет 65 м. Таким образом, дальнобойность газокапельной струи при использовании изобретения превышает предельную дальнобойность жидкостной струи примерно в 2,5 раза. Данные результаты подтверждают возможность осуществления заявленного способа для создания газокапельной струи, а также установки и сопла, служащих для ее реализации, и возможность в увеличении дальности полета газокапельной струи. Предложенное изобретение может использоваться в различных отраслях техники, где требуется генерация дальнобойных газокапельных струй, дальность полета которых превышает 50 м. Наиболее эффективно использование изобретения в противопожарной технике, особенно при тушении пожаров в труднодоступных очагах и объектах, и в сельском хозяйстве при орошении земель. Источники информации. 1. Авт.св. СССР N 380279, кл. A 01 G 25/00, B 05 B 7/20, 1973. 2. Заявка RU N 94003528, кл. A 62 C 31/02, 1995. 3. Соц С. Гидродинамика многофазных систем. М.: Мир, 1971.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ создания газокапельной струи, включающий ускорение газового потока в газодинамическом сопле, подачу в газовый поток в процессе его ускорения дисперсного потока жидкости и ускорение в сопле образованного двухфазного потока, отличающийся тем, что давление газа Р на входе в сопло и относительную концентрацию g жидкости в двухфазном потоке выбирают из условий P g 5,7 108 Па; P 5 105 Па, где g = Gж/Gг; Gж - массовый расход жидкости; Gг - массовый расход газа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкости используют воду. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что газовый поток создают с помощью по меньшей мере одной турбокомпрессорной установки. 4. Установка для создания газокапельной струи, содержащая системы подачи жидкости и газа и газодинамическое сопло с камерой смешения жидкости и газа, отличающаяся тем, что длина L профилированного канала сопла выбрана из условия L 5dкр, где dкр - диаметр критического сечения сопла. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что сопло выполнено кольцевым. 6. Установка по п.5 или 4, отличающаяся тем, что в качестве жидкости использована вода. 7. Установка по пп.4 - 6, отличающаяся тем, что система подачи газа содержит по меньшей мере одну турбокомпрессорную силовую установку, выходное устройство которой сообщено с входом газодинамического сопла. 8. Установка по п. 7, отличающаяся тем, что она снабжена транспортным средством передвижения. 9. Сопло для создания газокапельной струи, содержащее профилированный канал и камеру смешения жидкости и газа, отличающееся тем, что длина L профилированного канала сопла выбрана из условия L 5dкр, где dкр - диаметр критического сечения сопла. 10. Сопло по пп.9, отличающееся тем, что его канал выполнен кольцевым.Популярные патенты: 2394414 Соединительное устройство для сельскохозяйственной машины ... показано дышло 55 для сцепления с трактором или аналогичным тяговым средством. Параллельно концевой полосе 47 между передней и задней балками 40a, b, с и 41a, b, с установлены дополнительные стабилизирующие полосы 56. Инструменты и другие элементы на фиг.12 тоже не показаны для упрощения чертежа.Следует отметить, что указанные цилиндры 18 в других вариантах осуществления изобретения могут быть круглыми, но могут иметь другую подходящую форму. Они могут также иметь форму, которая препятствует их повороту в отверстиях в главной балке, например, быть цилиндрическими с квадратным сечением.Очевидно, что соединительное устройство согласно настоящему изобретению может быть дополнительно ... 2048055 Устройство для отрезания и погрузки сенажа и силоса ... сжатию на прямолинейном участке, где ширина пропила равна толщине ножа. Та часть сопротивления сжатию, приходящаяся на боковую поверхность консольно закрепленного ножа, может отклонять нож от нормального положения. Это вызывает дополнительные нагрузки на привод, возрастает энергоемкость резания, приводит к поломке ножа. Прототипом предлагаемого устройства является устройство для отрезания и погрузки сенажа и силоса [2] состоящее из рамы с горизонтальными вилами, несущего бруса, на котором закреплен механизм поворота с гидроцилиндром и телескопическими рычагами, механизма привода ножа и -образной направляющей рамки. Рычаги опираются на рамку с помощью роликов. Нож выполнен ... 2043709 Система управления работой форсунки разбрызгивателя ... управляющие сигналы для синтезатора временных интервалов (СВИ). СВИ на активном интервале концевика определяет точку начала подачи дозы с возможностью электронной перестройки или корректировки. Такое построение системы управления позволяет на порядок повысить точность определения момента подачи дозы и свести к минимуму влияние механических и иных факторов. Система управления при установке на механизмы подвергается сильным перепадам температур и воздействию агрессивных сред. Поэтому традиционное использование электролитических конденсаторов большой емкости и аналоговых таймеров для выработки временных интервалов дает пониженную стабильность параметров при больших перепадах ... 2059362 Установка для выращивания мидий ... с атмосферой при помощи трубки 30 и отверстия, расположенного в приемнике. Под действием потока воздуха под поплавком 27 создается повышенное давление, а над поплавком пониженное. В результате чего поплавок всплывает. При помощи стержня 28 происходит взаимодействие с микропереключателем 29. Микропереключатель 29 замыкает электрическую цепь, питающую электрический звонок 31 и реле времени 32. Если на плоту имеются люди, они должны за определенный отрезок времени покинуть плот 1. Через определенный отрезок времени реле 32 времени срабатывает и размыкает электрическую цепь, питающую соленоиды 33. При этом штоки 34 соленоидов 33 перемещаются вперед и контактируют с золотниками 35, ... 2171570 Устройство для группового учета надоев молока при доении ... воздуха в МК. Дозатор готов к следующему циклу. Преимущество изобретения состоит в том, что дозирование осуществляется по массе, а не по объему, насыщение молока воздухом уменьшено за счет наличия МСК и воздушной трубки, герметичность обратного клапана не влияет на массу одной дозы, пропускная способность дозатора повышается, погрешность дозирования не превышает 1%, что соответствует зоотехническим требованиям. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для группового учета надоев молока при доении, содержащее приемную камеру, мерную камеру, мерный резервуар, кольцевые резиновые упоры, вакуумную трубку и сумматор, отличающееся тем, что приемная камера сообщена с мерной камерой ... |
Еще из этого раздела: 2402211 Способ получения трансгенных кроликов, продуцирующих белки в молочную железу 2464780 Способ, устройство и компьютерный программный продукт для управления группой молочного скота 2440712 Автоматизированная система для хранения в поле, возможности оперативного контроля и выгрузки убранных продуктов урожая из уборочной машины 2423036 Биоконтейнер для посадки растений 2028763 Измельчитель древесной поросли 2267261 Молочно-доильный комплекс 2479988 Способ формирования линейно ориентированного виноградника с капельным орошением (версия 3) 2250583 Агрегат дернинный комбинированный 2196403 Почвообрабатывающий модуль 2199195 Мостовая сельскохозяйственная платформа "сотка" |
Изобретения в сельском хозяйстве
Обработка почвы в сельском и лесном хозяйствах
Посадка, посев, удобрение
Уборка урожая, жатва
Обработка и хранение продуктов полеводства и садоводства
Садоводство, разведение овощей, цветов, риса, фруктов, винограда, лесное хозяйство
Новые виды растений или способы их выращивания
Производство молочных продуктов
Животноводство, разведение и содержание птицы, рыбы, насекомых, рыбоводство, рыболовство
Поимка, отлов или отпугивание животных
Консервирование туш животных, или растений или их частей
Биоцидная, репеллентная, аттрактантная или регулирующая рост растений активность химических соединений или препаратов
Хлебопекарные печи, машины и прочее оборудование для хлебопечения
Машины или оборудование для приготовления или обработки теста
Обработка муки или теста для выпечки, способы выпечки, мучные изделия
|
|
||