一种喷射器及具有该喷射器的喷射系统的制作方法

1.本实用新型属于流体机械技术领域，具体涉及一种喷射器及具有该喷射器的喷射系统。


背景技术：

2.喷射器是一种应用非常广泛的流体装置，在这种装置里，压力较高的流体(通常温度也较高)为工作流体，压力较低的流体为引射流体，工作流体与引射流体相互混合，并发生能量交换，以形成一股居中压力的混合流体。上述的流体为气体、液体、或混有一定比例固体颗粒的流体。
3.喷射器结构如专利号为zl201480034711.9的发明专利《喷射器》(授权公告号为 cn105324581b)、专利号为zl201180057597.8的发明专利《喷射器》(授权公告号为 cn103238036b)、申请号为cn202010696501.3的发明专利申请《喷射器》(申请公布号为cn111974564a)等公开的结构，喷射器内部沿着流体流动方向依次为接收段、混合段和扩压段，且接收段内连接有供工作流体喷入的喷嘴，同时接收段连通外界的引射流体管路，使用时，工作流体以很高的速度从喷嘴喷出，进入喷射器的接收段，并把引射流体带走进入混合段，在混合段未端两者基本混合成均一的混合流体，最终在扩压段流速降低，压力上升，以一个居中的压力向外输送。
4.在此过程中，最初是工作流体的势能或热能转变为动能，在接收段及混合段内，这些动能一部分传给引射流体，两种流体在混合段内速度渐渐均衡，在扩压段，伴随压力的升高，混合流体的动能转变为势能或热能，扩压段在出口处，混合流体的压力达到设计所需的压力，向外输送。
5.在气体喷射器(即工作流体和引射流体均为气体)中，对工作流体而言，其物理过程为：膨胀(为大膨胀比，其中膨胀比为工作流体初始压力/喷嘴出口压力的比值)、碰撞(混合)、压缩，对引射流体而言，其物理过程为：膨胀(小膨胀比，一般不超过临界膨胀比)、碰撞，压缩。
6.因为工作流体在喷嘴处的效率不可能达到100％(一般为90％～95％)，碰撞过程为完全非弹性碰撞，存在动能损失，而扩压段效率也只在80％～90％，所以，一般情况下，工作流体膨胀产生的动能需要到压缩所需动能的1.5倍以上，相应地，对大多数气体介质，只有膨胀比是压缩比(混合流体出口压力/低压流体吸入压力的比值)3倍以上时，喷射器才能抽出引射流体。同时，因为在喷射器中，流体的压缩过程为绝热过程(变化过程中不吸收或放出能量，但温度变化)，压缩所消耗的能量大于多变过程(介于绝热过程和等温过程之间)，更大于等温过程(产生热量立即释放，使变化过程中温度不变)。这种情况一方面限制了气体喷射器的适用范围，另一方面，即使在适用范围内，因压缩过程消耗的能量较多，喷射器的效率较低，导致引射流体比例较低，进而要消耗较多的高温高压的工作流体才行，这无疑会消耗较多的能源。


技术实现要素：

7.本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能降低压缩能耗以提高效率的喷射器。
8.本实用新型所要解决的第二个技术问题是提供一种具有上述喷射器的喷射系统。
9.本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种喷射器，包括：
10.管体，其内部中空形成供流体轴向通过的通路，且管体内部沿着流体方向依次为用于接收引射流体和工作流体的接收段、用于混合引射流体和工作流体的混合段、以及用于压缩引射流体和工作流体的扩压段，所述管体上对应接收段开设有供引射流体进入的引射孔；
11.喷管，其至少头部轴向插设于接收段内，以向着混合段所在方向喷射出工作流体；
12.其特征在于还包括有：
13.喷头，设于接收段和/或混合段处，以喷射减温介质至管体内，该喷头的入口露于管体外，用来连接减温介质管路。
14.优选地，所述喷头对应混合段之邻近接收段的部分设于管体周壁处。
15.较优选地，所述喷头包括有套设在管体外周上的进液环、与进液环的内周壁相连的喷嘴，所述进液环的内部中空形成环形腔，该环形腔的外部具有进液口，该进液口即为上述喷头的入口；所述喷嘴至少有两个并沿进液环的周向间隔分布，各喷嘴分别与环形腔相连通；所述管体周壁上开设有供各喷嘴插入的通孔。
16.同样优选的是，所述喷头设于接收段内并邻近混合段，以向着混合段所在方向喷射减温介质。
17.进一步地，所述喷管的头部的出水口与喷头的出口朝向管体的轴向设置。
18.在上述各方案中，所述管体上的引射孔、喷管、混合段的相对位置根据实际工况由计算确定，以提高引射效果。优选地，所述管体上的引射孔靠近喷管的头部布置。
19.进一步地，所述混合段包括沿着流体方向口径逐渐缩小的收窄段、一端与收窄段的小口径端相连的口径相同的过渡段；所述扩压段的口径沿着流体方向逐渐增大，且扩压段的小口径端与所述过渡段的另一端相连接。
20.本实用新型解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种具有如上所述的喷射器的喷射系统，其特征在于：包括用于输送工作流体的工作流体管路、用于输送引射流体的引射流体管路和用于输送减温介质的减温介质管路，所述工作流体管路与所述喷管相连通，所述引射流体管路与所述引射孔相连通，所述减温介质管路与所述喷头的入口相连通。
21.进一步地，所述减温介质管路上连接有用于控制减温介质管路通断的隔离阀以及用于调节流量的调节阀。
22.进一步地，还包括有与上述隔离阀、调节阀并列连接在减温介质管路上的旁通管路，所述旁通管路上连接有用于控制旁通管路通断的阀体。
23.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过设置喷头，以喷射减温介质至管体内，使得引射流体和工作流体的压缩过程由绝热过程变成多变过程或等温过程，压缩能耗减小，从而使压力、温度同时达到要求，且因多变压缩、等温压缩所需的能量低于绝热压缩，使得本技术能用较少的工作流体抽吸较多的引射流体，提高了喷射器效率，实现系统节能
的效果；同时由于本技术的喷射器压缩能耗减小，进而解决了现有气体喷射器膨胀比/压缩比低于3时无法引射低压介质的问题，扩大有效的膨胀比/压缩比的范围，进而扩大喷射器可以使用的参数范围；且本技术能实现引射流体、工作流体的混合与减温一体化，简化系统结构。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例一的喷射系统的结构示意图；
25.图2为图1中a部的放大图；
26.图3为本实用新型实施例二的喷射系统的结构示意图；
27.图4为图3中b部的放大图。
具体实施方式
28.以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
29.如图1、2所示，为本实用新型的一种喷射器及具有该喷射器的喷射系统的优选实施例一，该喷射系统包括喷射器、工作流体管路4、引射流体管路5和减温介质管路6。
30.其中喷射器包括管体1、喷管2、喷头3。管体1的内部中空形成供流体轴向通过的通路，且管体1内部沿着流体方向依次为用于接收引射流体和工作流体的接收段11、用于混合引射流体和工作流体的混合段12、以及用于压缩引射流体和工作流体的扩压段 13。具体地，混合段12包括沿着流体方向口径逐渐缩小的收窄段121、一端与收窄段 121的小口径端相连的口径基本相同的过渡段122；扩压段13的口径沿着流体方向逐渐增大，且扩压段13的小口径端与过渡段122的另一端相连接。扩压段13的大口径端为喷射器的流体出口。
31.上述喷管2的头部21轴向插设于接收段11内，以向着混合段12所在方向喷射出工作流体，喷管2的尾部22露于管体1之外；管体1周壁上对应接收段11开设有供引射流体进入的引射孔110，该引射孔110靠近喷管2的头部21布置。
32.上述喷头3对应混合段12之邻近接收段11的部分设于管体1周壁处，以喷射减温介质至混合段12内。具体地，喷头3包括有套设在管体1外周上的进液环31、与进液环31的内周壁相连的喷嘴32，进液环31的内部中空形成环形腔310，该环形腔310的外部具有进液口311以构成喷头3的入口3a，该进液口311露于管体1外，以供减温介质进入；喷嘴32至少有两个并沿进液环31的周向间隔分布，各喷嘴32分别与环形腔 310相连通；管体1周壁上开设有供各喷嘴32插入的通孔120。如此，进液环31套设在管体1外周，与进液环31相连的喷嘴32插入通孔120内，即可向混合段12喷出减温介质。
33.上述喷管2、喷头3及引射孔110构成喷射器的流体进口。
34.上述工作流体管路4与喷管2的尾部22相连，用于输送工作流体至喷管2内；引射流体管路5与引射孔110相连通，用于提供引射流体；减温介质管路6与喷头3的进液口311相连通，用于输送减温介质至喷头3。同时，为便于根据实际工况输入减温介质，减温介质管路6上连接有用于控制减温介质管路6通断的隔离阀61以及用于调节流量的调节阀62。隔离阀61有两个并分别位于调节阀62的两侧。同时，为应对隔离阀 61、调节阀62出现故障时的情况，还包括有与隔离阀61、调节阀62并列连接在减温介质管路6上的旁通管路7，旁通管路7上连接有用于控制旁通管路7通断的阀体71。
35.喷射系统工作时，工作流体在喷管2内加速，在接收段11内抽吸引射流体，一起进入混合段12，在混合段12内，两股流体相互混合变成均一的混合流体，混合流体的速度符合动能守恒定律，然后，在混合段12及扩压段13内，混合流体流速降低，压力升高，以一个居中的压力输出；在混合段12内，减温介质经喷头3喷入，降低混合流体的温度，使混合流体的压缩过程由绝热过程变成多变过程或等温过程，压缩能耗减小，从而使压力、温度同时达到要求，因多变压缩、等温压缩所需的能量低于绝热压缩，使得本实施例能用较少的工作流体抽吸较多的引射流体，实现系统节能的效果。
36.实施例二：
37.如图3、4所示，为本实用新型的一种喷射器及具有该喷射器的喷射系统的优选实施例二，该喷射系统及喷射器与实施例一基本相同，区别在于本实施例中喷头3设于接收段11内并邻近混合段12，以向着混合段12所在方向喷射减温介质。该喷头具有一个入口3a和至少三个出口3b，喷头3的入口3a伸出管体1之外，喷头3的出口3b朝向混合段12。该喷头3的出口3b与喷管2的头部的出水口朝向管体1的轴向设置。