專利名稱：真空噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種因其它流體流動速度變化產(chǎn)生壓降而引起另一流體抽吸流動的裝置，屬于泵類。
目前，噴射真空泵作為真空精餾，真空提純，真空干燥，真空除氣，真空結(jié)晶，真空蒸發(fā)等工藝中的真空設(shè)備而被廣泛用于化工、醫(yī)藥、油脂、化纖、冶金、造紙等行業(yè)。作為噴射真空泵的主要構(gòu)成是真空噴射裝置，它由噴咀室、噴咀、收縮管、勻壓管和擴壓管等組成，噴咀固定安置在噴咀室內(nèi)，當(dāng)高速蒸氣流經(jīng)過噴咀時，壓力能便被轉(zhuǎn)化成速度能，蒸汽流在噴咀中膨脹，使噴咀出口面上的流速超過音速，此時馬赫數(shù)可達(dá)M＝3～4，而壓力很低，甚至在0.01KPa以下，當(dāng)將被抽氣流管接于噴咀室上時，被抽氣體便被吸入噴咀室與高速蒸汔流接觸、混和，從而組成了噴射真空泵，實現(xiàn)泵的抽吸功能。當(dāng)高速混合蒸汽流進(jìn)入收縮管時，混合流速度將減小，并轉(zhuǎn)化為壓力能，這時的混合流參數(shù)是不均勻的，在進(jìn)入后面相連的勻壓管后可使混合流參數(shù)如流速、壓力等均勻，最后，該混合蒸汽流將流入擴壓管中，流速進(jìn)一步降低，壓力則進(jìn)一步提高，并達(dá)到設(shè)計要求，從而完成整個泵的過程。但現(xiàn)有的真空噴射裝置其氣流的流道沿軸線方向上的變化是直線性的，呈直錐臺狀，它們是按一元流流體流動狀態(tài)設(shè)計成型的，這樣氣流的流動變化狀態(tài)不符合二元流流動狀態(tài)變化的要求，能量在流道內(nèi)的損失較大，動力蒸汽的耗量較大。
本實用新型的目的是為了克服上述存在的不足，而提供一種具有符合二元流動特性的氣流流道，且流阻較小，動力蒸汽損耗較小的真空噴射裝置。
本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，即噴咀的喉部截面至出口面的流道內(nèi)表面是一個逐步放大的曲面，收縮增壓管的流道內(nèi)表面是一個逐漸收縮的曲面，而擴壓管的流道內(nèi)表面是逐漸擴放的曲面。這些曲面均按流體二元流流動狀態(tài)變化方程式來設(shè)計制造的。
本實用新型所述的噴咀進(jìn)口面至喉部截面是用一個R值聯(lián)接的弧形通道，使得流體在此處能得到圓滑的過渡，減少流阻。


如下圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的噴咀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型的收縮管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實用新型的擴壓管結(jié)構(gòu)示意圖。
下面將通過附圖對本實用新型作進(jìn)一步的介紹，圖1，噴咀1固定安置在噴咀室2內(nèi)，該噴咀室2為弧形通道，側(cè)端可固連被抽氣體的流通管道3，正中方向固連有收縮增壓管4，后面相繼連接有口徑不變的勻壓管5和擴壓管6。高速蒸汽流7從噴咀1進(jìn)入噴咀室2，蒸汽流在噴咀1中收縮后膨脹，壓力能轉(zhuǎn)化為速度能，使噴咀出口面上的流速超過音速，為使高速蒸汽流在噴咀1中符合氣流流動特性，降低流阻，將噴咀1的流道內(nèi)表面制作成曲面狀，見圖2，即噴咀1的進(jìn)口面8至喉部截面9是用一個R值聯(lián)結(jié)弧形通道，它近似于直徑為2R的1／4球面的母線，而喉部截面9至出口面10的流道內(nèi)表面是一個逐步放大的曲面11，這個曲面狀流道是按一個二元流流體流動狀態(tài)變化方程式設(shè)計制造的，它是根據(jù)不同的流體流動參數(shù)值因而具有不同的二元流流體流動方程式而采用專用的曲線靠模車削加工而成。
高速蒸汽流在進(jìn)入噴咀室2后將噴咀室內(nèi)的空氣抽出，使噴咀室內(nèi)的壓力降至很低，于是被抽氣體從流通管道3中流向噴咀室與高速蒸汽流接觸、混和，然后流入收縮增壓管4，這種收縮增壓管4的流道內(nèi)表面是一個逐漸收縮的曲面12，見圖3，這個曲面12也是按照混合流從超音速流變成等(亞)音速流的狀態(tài)變化方程式設(shè)計，用特定的曲線靠模車削加工而成，且不同的流動工況有不同的曲面。
通過收縮增壓管4，使混合流速度減小，而壓力增加，在這一流動過程中，混合流的各種參數(shù)是不均勻的，因此在其后面相連有流道內(nèi)徑不變的勻壓管5，混合流通過這一段后，流速和壓力等參數(shù)趨于均勻，然后再流入后面相連的擴壓管6，這時混合流的流速進(jìn)一步降低，壓力則進(jìn)一步提高，最后達(dá)到設(shè)計要求。同樣擴壓管6的流道內(nèi)表面也是按照等(亞)音速流轉(zhuǎn)化成低速流(＜60米／秒)的狀態(tài)變化方程式制造成逐漸擴放的曲面13，見圖4。不同的流動工況同樣有不同的曲面13，它也是通過特定的曲線靠模經(jīng)車削加工而成。由上述真空噴射裝置組成的噴射泵其級后的壓力要比噴咀室內(nèi)高，即被抽氣體入口處的壓力高得多，從而實現(xiàn)了泵的作用。
關(guān)于上述曲面的設(shè)計和制作，均是按照流體二元流狀態(tài)變化方程式進(jìn)行的，現(xiàn)以噴咀為例簡述如下已知條件有P0——水蒸汽在噴咀進(jìn)口面壓力；t0——水蒸汽在噴咀進(jìn)口面的溫度；G0——噴咀蒸汽流量；P1——水蒸汽在噴咀出口面壓力。由P0及t0在專用的水蒸汽IS圖上可定出狀態(tài)點，按絕熱過程在圖1上找出P1點，由IS圖可查出理論焓降H，考慮損失△H后在P1壓力線上可查出噴咀出口面上的蒸汽比容V1和干度X1。噴咀出口面蒸汽流速按S1＝91.84

計算，當(dāng)V1，X1及S1知道后即可按公式F1＝ (XGoV1)/(S1) 計算出理論上的噴咀出口面積，修正后定出該面積，并求出出口半徑r1。
根據(jù)P0、T0、G0查出或計算出喉部半徑為r0。根據(jù)不脫流的噴咀擴張角度要求取α＝12°～16°，這樣噴咀出口面至喉部長度L即可算出。然后根據(jù)方程式

式中r0——為喉部半徑； r1——為出口半徑；L——喉部截面至出口面距離； r——對應(yīng)于不同距離X上的不同半徑。
根據(jù)此曲線即可做成曲面噴咀的樣板。
除了上述方法外，本實用新型也可將L等分成若干段，根據(jù)IS圖定出各段的比容V及干度X，求出其相應(yīng)的面積，即求出相應(yīng)的r值，用曲線聯(lián)結(jié)起來。這種方法求出的曲線與前面所述的方法大致相同。
本實用新型實際上是對現(xiàn)有技術(shù)的一種改進(jìn)，它具有氣流流動特性好，流動阻力小，能有效降低動力蒸汽消耗等特點，有較顯著的經(jīng)濟和社會效益。
權(quán)利要求1.一種由噴咀、噴咀室、收縮增壓管、均壓管、擴壓管等組成的真空噴射裝置，其特征在于所述的噴咀(1)的喉部截面(9)至出口面(10)的流道內(nèi)表面是逐步放大的曲面(11)，收縮增壓管(4)的流道內(nèi)表面是逐漸收縮的曲面(12)，而擴壓管(6)的流道內(nèi)表面是逐漸擴放的曲面(13)。
2.如權(quán)利要求1所述的真空噴射裝置，其特征在于所述的噴咀(1)的進(jìn)口面(8)至喉部截面(9)是用一個R值聯(lián)接的弧形通道。
專利摘要一種真空噴射裝置，它由噴嘴、噴嘴室、收縮增壓管、均壓管、擴壓管等組成，其特征是所述的噴嘴、收縮增壓管和擴壓管的流道內(nèi)表面均是曲面，該曲面是按照蒸汽混合流在流道中的二元流流動狀態(tài)變化方程式而設(shè)計制造的，從而使本實用新型具有液體流動特性好，流動阻力小，能有效地降低動力蒸汽消耗等特點，有顯著的經(jīng)濟和社會效益。
文檔編號F04F5/00GK2150374SQ9320093
公開日1993年12月22日 申請日期1993年1月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月1日
發(fā)明者余宗寧 申請人:余宗寧