[发明专利]一种可实现射流泵系统尾管二次射流加料的喷嘴

说明书

本发明涉及一种可实现射流泵系统尾管二次射流加料的喷嘴，包括喷嘴、增压室、真空混合室、扩张室、液体反应物加料斗、液体反应物加入口以及固体反应物加料斗，喷管的下端同轴固装密封固装有一增压室，增压室的下端同轴连通一真空混合室，真空混合室的下端同轴连通一扩张室；在增压室上部的侧壁径向两侧对称制有通孔，其中一个通孔连通液体反应物加料斗，密封板上制有液体反应物加入口；增压室上部侧壁的另一个通孔连通有一固体反应物加料斗。本发明可以充分利用系统内的流体动能和势能，且不需要加入额外的能源动力，获取最佳的工艺适应性，以达到最大工作效率，实现高效节能的目标。

技术领域

本发明属于化工设备领域，涉及射流泵，特别是一种可实现射流泵系统尾管二次射流加料的喷嘴。

背景技术

射流泵是化工中的重要单元操作，它是利用高速射流与被吸流体间强剪切和剧烈紊流扩散作用来传递能量和质量的流体机械和混合输送反应设备。由于其具有结构简单、工艺稳定、安装方便、工艺适应性强、生产成本低等特点使其应用范围越来越广，在某些真空情况下，射流泵可取代水环式、旋片式、往复式真空泵。

射流泵的研究和应用已经有很长的历史，最早于16世纪，人们便发现了射流的混合现象。随着流体力学和空气动力学理论以及应用的发展，射流技术也随之得到很大的提高。射流泵作为一种可以产生巨大经济效益的通用设备，在人类经济生活中其已经显示出越来越重要的作用。多年来射流喷嘴结构作为一种基本而简便的物理输送混合方法，不消耗药剂，无二次污染，运行维护费用低，一直是国内外学者研究的热点，因此，催生出更多高效节能的射流喷嘴发明专利。这些设计成果已经在发达国家的石油、化工领域得到了应用。目前，发达国家通过大量的实验得到了大量的数据并获得了许多专利，这些专利为他们带来了巨大的经济效益。然而，射流泵系统的设计必须考虑预期的效率机制，这一点在目前研究中还不够充分；既没有深入了解制约射流效率的众多因素以及射流喷射真空形成的机理，也没有掌握最佳效率点形成的条件，因此，很难设计出更为高效节能的装置。

射流泵系统是以射流喷嘴喷出的高速流动的液体实现对固-液混合物输送的目标，在此过程中，在管道中流动阻力损失很大，因此，如何提高射流泵系统的效率就显得至关重要。值得注意的是作为射流泵系统一部分的尾管对系统的整体效率也会有一定的影响。传统的系统设计方法是默认尾管浆液流动为自由落体流动状态，直接进入反应器，而没有对尾管效率进行增效，这就使得反应器的加料与射流尾管不发生关系，造成大量的流体动能和势能的白白浪费，也使得系统效率降低，既不经济又不环保。

现有技术的射流泵系统工作原理如图4所示：射流泵系统可以满足许多生产装置的需要，以下仅描述一个简单的批量循环操作：①关闭循环系统的液体出料阀23、粉末出料阀27及三通阀26，将预先指定量的液体(一般是水)打入常压反应罐22；将称量好的固体粉末29加入料斗28。②打开液体出料阀23，启动输送泵24，慢慢地打开粉末出料阀27。干粉就被吸入射流泵内，并在射流泵内彻底混合和溶解。料斗28打空时，关闭粉末出料阀27和三通阀26(三通阀26的作用是使料液通过尾管20循环回到常压反应罐22，或输出产品)，实现常压反应罐22的自循环。③液体反应物通过打开液料输入阀19流到常压反应罐22；固体反应物由工人在常压反应罐22上直接倒入常压反应罐22。④当常压反应罐22输出产品完毕后，调整三通阀26到自循环位置，停止输送泵24，关闭液体出料阀23。这样，就可以开始一个新的批量循环了。

现有技术的系统设计方法是默认尾管浆液流动为自由落体流动状态，直接进入反应器，而没有对尾管效率进行增效，这就使得反应器的加料与射流尾管不发生关系，造成大量的流体动能和势能的白白浪费，也使得系统效率降低，既不经济又不环保。直观地表现为：直接灌入常压反应罐的液体反应物挥发或飞溅伤害操作人员、固体粉末反应物扬尘、甚至反应器内的物料浓度局部过量、射流泵系统效率没有充分发挥。

事实上，如图1所示的射流泵系统效率是笔者经过长期实践应用和实验基础上得到的一款效率比较高的射流喷嘴，相比之下，它的效率要低于加入可实现射流泵系统尾管二次射流加料的喷嘴的射流泵系统的效率。