潮汐式虹吸真空抽气方法和装置

摘要

一种利用高低两储槽液位落差通过虹吸流进行真空抽气的方法和装置，利用液面高度不同的两个敞开式储槽之间的液位落差、尤其是海水涨潮和退潮水位落差形成的液体重力势能，依据流体动力学原理和机械能转换与能量守恒定律，在两液面之间构成连续虹吸真空抽气过程，仅依靠一根虹吸真空抽气管不需要其它机械即可实现连续、稳定的真空抽气操作，在(0.75~50)kPa抽气压力范围内其抽气能力即气/水质量流量比(0~50)×10^-5。利用3.5m落差的涨潮水位，以3070t/h海水通过本发明即可完成900MW压水堆核电站汽轮机凝汽器61.4kg/h抽气量要求，取代额定功率132kW的机械真空泵，节约动力同时节省投资。

主权项

一种利用不同液面高度的两储槽之间的液位落差和大气压力能，在两液面之间构成连续虹吸真空抽气的方法，其特征在于垂直安装的∩型虹吸管、插入高液位储槽的一端为上升管、插入低液位储槽的一端为下降管，高低两液面通过∩型管连通形成封闭流通回路、只要∩型管顶点距高液位面的高度H₂＜(p₀－p_s)/(ρ_lg)，p₀和p_s分别为当地大气压强和液体饱和蒸汽压、ρ_l是液体密度、g是重力加速度，一旦液体充满全管，即可形成液体从高液面通过上升管越过∩型管顶点通过下降管流入低液面的稳定虹吸流动，流动过程中两储槽液面高度的变化不超过0.2m，液体流经上升管时位能不断增加、静压能不断减少、在∩型管顶点处静压达到最低值p_min但不低于p_s、可以抽吸略高于该压力的气体，实际插入真空进气管在越过∩型管顶点的下降管截面(a)中心处、离高液位面垂直距离H₁、使进气管插入点处液体静压比实际抽气压力p₁低0.2kPa以上，被抽吸的气体形成可压缩的泡状流在下降管内向下流动、气泡不断被压缩直至通过管口压入低液位储槽液面以下0.1m～0.3m后从液面逸出到大气，实现连续稳定真空抽气；抽气质量流量m_g与液体质量流量m_l的比值m_g/m_l即抽气能力正比于液位落差H₃、反比于大气压与抽气压力比值的自然对数ln(p₀/p₁)，在管径D＝(0.02～1.0)m、H₃＝(1～8)m、u＞0.5m/s且σ_l是液体表面张力，μl是液体粘度，液体单相流和气液两相流除直管以外的所有局部阻力当量长度L_e1和L_e2均为1m～10m的条件下，本发明虹吸真空抽气装置的工作范围为抽气压力p₁＝(0.75～50)kPa、抽气能力m_g/m_l＝(0～50)×10^‑5。