本發(fā)明涉及流體噴射領域，具體地，涉及一種噴嘴及蒸汽引射器。

背景技術：

蒸汽噴射器利用高壓蒸汽在拉瓦爾型工作噴嘴中形成的超音速低壓射流卷吸二次流體，再經擴壓減速后在出口形成中壓混合蒸汽，常用于制備真空、流體混合、流體輸送等，具有結構簡單、運行維護方便的特點。

目前提高蒸汽噴射器性能的主要方法有：合理的噴射器結構尺寸設計，主要是混合段進口與出口的面積比、喉部面積比等。由于蒸汽噴射過程中存在激波，合理的結構尺寸能夠控制激波位置和數(shù)量，提高兩股蒸汽的混合效果，得到最大的噴射系數(shù)。目前相關技術領域都是圓錐筒形噴射器，即工作段截面為圓形。借助氣體動力學原理對圓錐筒形噴射器兩股蒸汽的軸向混合原理進行適當?shù)暮暧^假設后，發(fā)現(xiàn)噴嘴噴射的高壓蒸汽與引射蒸汽的混合效果并不能令人滿意。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高與其他流體混合效果的噴嘴。

另外，本發(fā)明的目的還包括提供一種蒸汽引射器，該蒸汽引射器的噴嘴能夠提高噴射的蒸汽與其他蒸汽的混合效果。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種噴嘴，包括依次連接的入口管段、過渡管段和出口管段，該出口管段形成為沿入口到出口的方向內徑漸增的錐形擴張管，其中，所述出口管段的外周部包括沿周向依次交錯形成的凸棱部和凹棱部，從而在所述出口管段的任意橫截面上，該出口管段的內壁面的輪廓形成為沿周向方向凹凸相間的花瓣形。

優(yōu)選地，所述凸棱部與所述凹棱部的內壁面為平滑曲面，并且所述凸棱部與所述凹棱部的內壁面平滑過渡連接。

優(yōu)選地，在所述出口管段的任意橫截面中，所述凸棱部的內輪廓邊和所述凹棱部的內輪廓邊為圓弧線段，在所述凸棱部的圓弧線段與相鄰的所述凹棱部的圓弧線段之間的連接處，相連的兩個所述圓弧線段的切線重合。

優(yōu)選地，所述凸棱部的圓弧線段與所述凹棱部的圓弧線段的半徑和弧度相同。

優(yōu)選地，在所述出口管段的任意橫截面中，與該橫截面的面積相等的基準圓的半徑為R，所述凸棱部的圓弧線段和所述凹棱部的圓弧線段的連接點與所述出口管段的中心軸線的距離為r₁，所述凸棱部的圓弧線段和所述凹棱部的圓弧線段的總數(shù)分別為n，4≤n≤25，所述凸棱部的圓弧線段和所述凹棱部的圓弧線段的半徑均為r₂且弧度均為α，π/n≤α≤π，則，

優(yōu)選地，所述入口管段為內徑恒定的直管結構，所述過渡管段為沿入口到出口的方向內徑漸縮的錐形收縮管。

另外，本發(fā)明還提供了一種蒸汽引射器，其中，該蒸汽引射器包括具有中空管腔的主體管及根據(jù)以上方案所述的噴嘴，所述噴嘴的出口管段軸向地插入到所述主體管的后端部內。

優(yōu)選地，所述主體管包括位于后部的接受管段，該接受管段內形成有接受腔，所述噴嘴的出口管段同軸地插入所述接受腔內。

優(yōu)選地，所述蒸汽引射器包括低溫引射蒸汽導入管，該低溫引射蒸汽導入管沿徑向插入所述接受腔內。

優(yōu)選地，所述主體管包括內徑漸縮混合管段、內徑恒定的喉管段及內徑漸增的擴壓管段，所述接受管段、所述混合管段、所述喉管段及所述擴壓管段依次連接。

通過上述技術方案，橫截面為花瓣形的噴嘴相比于圓形截面的噴嘴，在流通面積相同的情況下，具有更大的周長，增加了噴嘴內壁面與流體的接觸面積，可以增加出口處與其他流體的卷吸、混合效果，提高噴射系統(tǒng)，形成均勻度更好的混合流體。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式的噴嘴的結構示意圖。

圖2是圖1所示噴嘴在出口管段的截面圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式的蒸汽引射器的結構示意圖。

附圖標記說明

1 入口管段 2 過渡管段

3 出口管段 4 主體管

5 接受管段 6 低溫引射蒸汽導入管

7 混合管段 8 喉管段

9 擴壓管段 31 凸棱部

32 凹棱部

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種噴嘴，包括依次連接的入口管段1、過渡管段2和出口管段3，該出口管段3形成為沿入口到出口的方向內徑漸增的錐形擴張管，其中，所述出口管段3的外周部包括沿周向依次交錯形成的凸棱部31和凹棱部32，在所述出口管段3的任意橫截面上，該出口管段3的內壁面的輪廓形成為沿周向方向凹凸相間的花瓣形。

凸棱部31和凹棱部32分別徑向向外凸出、向內凹陷，從而在出口管段3的橫截面中，凸棱部31和凹棱部32的內壁面輪廓線分別形成為外凸線段和內凹線段，形成凹凸相間的花瓣形狀(例如，圖2所示的形狀)，與普通的圓形相比，在內部的截面積相同的情況下，花瓣形的截面具有更大的周長，增加了出口處流體與外部的接觸空間，因此，當所述噴嘴用于蒸汽引射器時，通過該噴嘴噴射的高壓蒸汽與引射蒸汽(相對地可以為低壓)之間的卷吸、混合效果增強，提高了噴射系統(tǒng)。

此處需要說明的是，本發(fā)明的設計重點在于噴嘴的容納流體通過的內部空腔的形狀，凸棱部31和凹棱部32都是表示內壁面的形狀，并不是對外部形狀的限定，當然，通常所述噴嘴的管壁厚度極小甚至可以忽略，內外的形狀一致。

凸棱部31和凹棱部32在任意橫截面中形成的外凸線段和內凹線段可以為多種形狀，從較為寬泛的意義上，橫截面的輪廓可以為五角星、六角星等形狀，也可以形成為多段拋物線連接形成的閉合曲線，或者直線線段與曲線組合形成的閉合形狀等。

優(yōu)選地，凸棱部31與凹棱部32的內壁面為平滑曲面，并且所述凸棱部31與所述凹棱部32的內壁面平滑過渡連接。此處，凸棱部31與凹棱部32并非限制為“棱角分明”的形狀，而是在橫截面中形成的曲線為平滑線，例如，拋物線、拋物線與直線的組合等，平滑線表示該線條在平面直角坐標系中的斜率連續(xù)變化，這有利于在流體在出口管段3的內壁面上更為平滑地實現(xiàn)轉向，減少能量損失。

具體地，在所述出口管段3的任意橫截面中，所述凸棱部31的內輪廓邊和所述凹棱部32的內輪廓邊為圓弧線段，在所述凸棱部31的圓弧線段與相鄰的所述凹棱部32的圓弧線段之間的連接處，相連的兩個所述圓弧線段的切線重合。相連的兩個所述圓弧線段的切線重合，可以使得兩個圓弧線段平滑連接，圓弧線段本身的斜率變化為連續(xù)，其切線即可體現(xiàn)其斜率，因此，兩個圓弧線段的切線重合即在連接處斜率相同。當然，所述凸棱部31的內輪廓邊和所述凹棱部32的內輪廓邊也可以為以上所述的拋物線，并且在連接處的切線重合。

多個所述凸棱部31的圓弧線段或所述凹棱部32的圓弧線段可以各自具有相同的半徑和弧度，但二者的半徑和弧度可以不同，并且在此情況下，二者的連接處同樣可以實現(xiàn)平滑地連接。優(yōu)選地，所述凸棱部31的圓弧線段與所述凹棱部32的圓弧線段的半徑和弧度相同。這樣的結構更便于加工制作，并且出口管段3的橫截面的內輪廓線變化波動較小。

進一步地，在所述出口管段3的任意橫截面中，與該橫截面的面積相等的基準圓的半徑為R，所述凸棱部31的圓弧線段和所述凹棱部32的圓弧線段的連接點與所述出口管段3的中心軸線的距離為r₁，所述凸棱部31的圓弧線段和所述凹棱部32的圓弧線段的總數(shù)分別為n，4≤n≤25，所述凸棱部31的圓弧線段和所述凹棱部32的圓弧線段的半徑均為r₂且弧度均為α，π/n≤α≤π，則，在制作本發(fā)明的噴嘴時，可以根據(jù)現(xiàn)有的圓形噴嘴的結構進行設計，例如根據(jù)蒸汽引射器的流體需求，當現(xiàn)有的圓形噴嘴滿足流量需求時的半徑為R時，可以根據(jù)以上所述的r₁和r₂和計算方法計算待制作的花瓣形噴嘴的尺寸參數(shù)，其中，花瓣數(shù)量即所述凸棱部31或所述凹棱部32的數(shù)量可以根據(jù)整體的尺寸進行選擇，而每個圓弧段的弧度也需要進行特別地設計，可以根據(jù)基準圓的半徑及花瓣數(shù)目進行設計。優(yōu)選地，當n＝10且α＝2π/3時，與等面積的圓形噴嘴相比，花瓣形的噴嘴的周長增加了21.4％，有利于增強兩種流體的混合效果。

所述入口管段1為內徑恒定的直管結構，所述過渡管段2為沿入口到出口的方向內徑漸縮的錐形收縮管。過渡管段2與出口管段3形成拉瓦爾形噴嘴，而入口管段1可以使得導入的流體形成直線流動。

另外，本發(fā)明提供了一種蒸汽引射器，其中，該蒸汽引射器包括具有中空管腔的主體管4及以上方案所述的噴嘴，所述噴嘴的出口管段3軸向地插入到所述主體管4的后端部內。主體管4用于容納所述噴嘴的至少出口管段3插入，并且將所述噴嘴噴射的蒸汽與其他類型的蒸汽混合后噴射排出。

進一步地，所述主體管4包括位于后部的接受管段5，該接受管段5內形成有接受腔，所述噴嘴的出口管段3同軸地插入所述接受腔內。如圖3所示，所述噴嘴的前端插入所述接受腔內，包括部分的入口管段1和過渡管段2。

另外，所述蒸汽引射器包括低溫引射蒸汽導入管6，該低溫引射蒸汽導入管6沿徑向插入所述接受腔內。低溫引射蒸汽導入管6用于提供低溫低壓的蒸汽，用于與所述噴嘴噴射的高溫高壓蒸汽在接受管段5的接受腔中混合形成中壓蒸汽。

另外，所述主體管4包括內徑漸縮混合管段7、內徑恒定的喉管段8及內徑漸增的擴壓管段9，所述接受管段5、所述混合管段7、所述喉管段8及所述擴壓管段9依次連接。所述混合管段7可以使得高壓蒸汽與低壓蒸汽地進一步混合，并且漸縮的混合管段7、喉管段8以及漸擴的擴壓管段9形成拉瓦爾形噴管，可以在漸縮段和漸擴段對流體進行兩次加速，獲得高速流體。

以上結合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內容。