Эжектор (гидроструйный насос)

В эжекторе за счет энергии рабочей воды, подаваемой в сопло 1 (рис.54), при высокой скорости выхода воды из Рис.54. Эжектор: 1 - сопло; 2 - вакуумная камера; 3 - камера смешения; 4 - диффузор; 5 - всасывающий патрубок

сопла в камере 2 создается пониженное давление и из патрубка 5 засасывается вода. Смешанный поток попадает в камеру смешения 3 и затем в диффузор 4, где происходит превращение кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления.

Для двух сечений А - А, В – В в соответствии с уравнением Бернулли соотношение давлений в сечениях определяется выражением

(22)

где V_p – скорость выхода воды из сопла;

ξ – коэфициент сопротивления;

P₁,P₂ – давление в соответствующих сечениях.

Так как V₁ <<V_p динамическим напором рабочей воды можно пренебречь, тогда из уравнения (22) следует

или ,

где . Принимают φ ≈ 0,9.

Обозначим соотношение расходов рабочей и всасываемой воды q₁/q₂ = U, давление на выходе из эжектора Р₄.

Коэффициент полезного действия равен отношению приращения мощности всасываемого потока на выходе из эжектора к затраченной мощности рабочего потока:

. (23)

Опытным путем установлено, что величина h зависит от соотношения расходов q₁/q₂ (табл.4).

Таблица 4

Значения КПД и отношения f₃/f_p

U = g1/g2		0,2	0,5
η	*	0,25	0,27	0,3	0,28	0,2	0,14
f3/fp	1,11		2,8	3,8	7,2	23,5	66,4

*При U < 0,2 η = 1,25 U, f₃/f_p = 4,45 U + 1,1.

В таблице 4 также приведено наивыгоднейшее отношение площади цилиндрической камеры смешения к площади выходного отверстия сопла f₃/f_p (рис.54).

Другие соотношения геометрических размеров, обозначенных на рис. 54,

L_ц = 5 d₃, L_д = 5 (d₄-d₃).

Проверочный расчет эжектора производится с помощью уравнения баланса мощностей:.

+

+ , (24) где V₃ – скорость всасываемого потока внутри цилиндрической камеры, V₃ = q₂/(f₃ – f_p).

. В уравнении (24) слева – входная мощность, справа – выходная и потери мощности. Последнее слагаемое в правой части уравнения определяeт так называемые потери на удар, возникающие в цилиндрической камере при смешении двух потоков с разными скоростями.

Значения коэффициентов сопротивления зависят от многих факторов и могут быть приняты в практических расчетах:

ξ₁ = 0,16 – 0,19; ξ₂ = 0,2; ξ₄ =0,15 (V_д/V₄ – 1)², где V_д – усредненная скорость на входе в диффузор, V_д = 4(q₁ + q₂)/(p d₃²); ξ_с = 1,8 – 2,1.

Эжекторы находят широкое применение в различных гидравлических схемах, в частности:

для смешения растворов реагентов с водой;

для отсасывания воздуха из корпуса центробежных насосов при их запуске;

для удаления загрязненной воды и осадка из приямков и во многих других случаях.

Пример 10. Дано: q₁ = 0,3 м³/с; q₂ = 0,7 м³/с; Р₂ = 0,1 МПа; Р₄ = 0,2 МПа; (давления абсолютные).

Определить необходимое давление рабочей воды и геометрические размеры эжектора.

; .

Из уравнения (23) Па;

м/с.

Диаметр отверстия сопла

м;

м²;

м²;

м;

м;

м/с.

Если скорость потока на выходе из диффузора V₄ =1,5 м/с, тогда

м,

принимаем стандартный диаметр d₄ = 1 м, уточняем скорость на выходе из диффузора

V₄ = 4(0,3 + 0,7)/(3,14 1²) = 1,27 м/с.

Скорость на входе в диффузор

V_д = (0,3 + 0,7)/0,0666 = 15,04 м/с.

Длина диффузора

м.

Проверка. Мощность входных потоков

Вт. Коэффициент сопротивления диффузора

x = 0,15(15,04/1,27 – 1)² = 17,6.

Мощность выходного потока и потери

Баланс мощностей удовлетворительный.

Дата добавления: 2015-01-03