Читать онлайн «Большая энциклопедия техники». Страница 267

Такая же закономерность наблюдалась при различных давлениях рабочего пара и различных диаметрах выходного сечения сопла. Исходя из полученных результатов, все опыты с другими камерами смешения и рабочими соплами проводились при максимальном расстоянии сопла от камеры смешения. Лишь при р = 0,8 МПа и показателе 1,8 повышение давления инжектируемой воды меньше р четного, что объясняется, по-видимому, тем, что при этих условиях режим работы инжектора близок к срыву. Действительно, при 1,8 и р = 0,8 МПа расчетное минимальное давление инжектируемой воды составляет около 0,6 атм. При 1,8 и р = 0,8 МПа давление инжектируемой воды близко к минимальному. На этом режиме инжектор работ с предельным коэффициентом инжекции, почти равным расчетному, но не создает расчетного повышения давления инжектируемой воды. Такое явление наблюдалось и в других опытах, когда инжектор работал в режиме, близком к срывному. Для того чтобы при этих условиях реализовать теоретически возможные повышения давления воды в инжекторе, необходимо, по-видимому, более тщательное выполнение проточной части, точный выбор расстояния между камерой смешения и т. п. При расчете струйных аппаратов для пневмотранспорта абсолютное давление р обычно равно 0,1 МПа, если только в приемной камере аппарата не создается искусственно вакуум. Значение ρ, как правило, равно потере давления в сети после аппарата. Эта потеря давления зависит, главным образом, от диаметра трубы трубопровода после струйного аппарата и плотности транспортируемой среды. Для расчета параметров потока в характерных сечениях струйных аппаратов для пневмотранспорта могут быть использованы те же уравнения, что и для газоструйных инжекторов. При сверхкритической степени расширения рабочего потока основные размеры рабочего сопла рассчитываются по тем же формулам, что и для струйных компрессоров. При докритической степени расширения рабочие сопла имеют коническую форму, а сечение сопла рассчитывается. Расход через сопло при докритической степени расширения определяется по формулам, как и определяется осевой размер аппарата.

Водовоздушные эжекторы. Устройство и особенности работы водовоздушного эжектора. В водовоздушных эжекторах рабочей (эжектирующей) средой служит вода, подаваемая под давлением к суживающемуся соплу, на выходе из которого она приобретает большую скорость. Вытекающая из сопла в приемную камеру струя воды увлекает с собой поступающие через патрубок в камеру воздух или паровоздушную смесь, после чего поток попадает в камеру смешения и диффузор, где и происходит повышение давления. Наряду с традиционной формой проточной части применяются водовоздушные эжекторы, в которых рабочая жидкость подается в камеру смешения через несколько рабочих сопл или одно сопло с несколькими отверстиями (многоструйное сопло).

В результате увеличения поверхности контакта взаимодействующих сред такое сопло, как показали экспериментальные исследования, приводит к определенному увеличению коэффициента инжекции при прочих равных условиях.

Экспериментальные исследования показали также целесообразность увеличения длины камеры смешения до 40—50 вместо 8—10 калибров для однофазных струйных аппаратов. Это связано, по-видимому, с тем, что образование однородной газожидкостной эмульсии требует большей длины пути перемешивания, чем выравнивание профиля скоростей однофазного потока.

В исследовании, специально посвященном этому вопросу, авторы следующим образом показывают процесс разрушения рабочей струи. Струя рабочей жидкости в газовой среде разрушается в результате того, что капли выпадают из ядра струи. Разрушение струи начинается с появления ряби (волн) на ее поверхности на расстоянии нескольких диаметров от среза сопла. Затем амплитуда волн растет до тех пор, пока капли или частицы жидкости не начнут выпадать в окружающую среду. По мере развития процесса ядро струи уменьшается и в конце концов исчезает. Расстояние, на котором происходит разрушение струи, считается зоной перемешивания, в которой сплошной средой является инжектируемый газ. После скачкообразного повышения давления сплошной средой становится жидкость, в которой распределены пузырьки газа. Длина камеры смешения должна быть достаточной для завершения смешения. При недостаточной длине камеры смешения зона перемешивания переходит в диффузор, что снижает эффективность водовоздушного эжектора.

Для исследованного авторами диапазона геометрического параметра длина перемешивания составляла соответственно 32—12 калибров камеры смешения. По исследованиям авторов, оптимальной формой рабочего сопла является диффузия вакуума в различных емкостях и т. д. Водовоздушные эжекторы всегда выполняются одноступенчатыми. Предлагались конструкции двухступенчатых водовоздушных эжекторов или эжекторов с пароструйной и второй водоструйной ступенями, но они не получили распространения. В условиях конденсационных установок одноступенчатые водовоздушные эжекторы сжимают воздух, содержащийся в отсасываемой из конденсатора паровоздушной смеси, от давления 2—6 кПа до атмосферного или при расположении водовоздушного эжектора на некоторой высоте над уровнем воды в сливном баке – до давления меньше атмосферного на значение давления столба водовоздушной смеси в сливном трубопроводе.

Характерной особенностью условий работы водовоздушного эжектора является большая разница плотностей рабочей воды и эжектируемого воздуха. Отношение этих величин может превышать 10. Массовые коэффициенты инжекции водовоздушного эжектора имеют обычно порядка 10-6, а объемные коэффициенты инжекции 0,2—3,0.

Для проведении экспериментальных исследований водовоздушные эжекторы часто выполняют из прозрачного материала,чтобы иметь возможность наблюдать за характером движения среды.

Экспериментальные водовоздушные эжекторы ВТИ – с мерой смешения с входным участком, выполненным из плексигласа. В четырех точках по длине камеры смешения производится измерение давления. На основании визуальных наблюдений и измерения давления по длине течение в камере смешения представляется следующим образом. Струя воды поступает в камеру смешения, сохраняя свою первоначальную цилиндрическую форму. Примерно на расстоянии 2 калибров d3 от начала камера смешения оказывается уже заполненной молочно-белой водовоздушной эмульсией (пеной), причем у стенок камеры смешения наблюдаются обратные токи водовоздушной эмульсии, которая снова захватывается струей и увлекается ею. Это возвратное движение обусловлено повышением давления по длине камеры смешения. При всех рассмотренных режимах давление в начале камеры смешения равно р в приемной камере. При низких противодавлениях повышение давления в цилиндрической камере смешения сравнительно невелико. Основное повышение давления происходит в диффузоре. При увеличении противодавления эта картина изменяется: повышение давления в диффузоре уменьшается, а в камере смешения резко увеличивается, причем оно происходит на сравнительно небольшом участке камеры смешения скачкообразно. Чем меньше отношение сечения камеры смешения и сопла, тем более резко выражен скачок давления. Место скачка хорошо различимо, так как после него движется не молочно-белая эмульсия, а прозрачная вода с пузырьками воздуха. Чем больше отношение сечений камеры смешения и сопла, тем более развиты обратные токи водовоздушной эмульсии. При увеличении противодавления скачок давления перемещается против течения струи и, наконец, при определенном противодавлении (ρ) достигает начала камеры смешения. При этом эжекция воздуха водой прекращается, вся камера смешения заполнена прозрачной водой без пузырьков воздуха. Аналогичные явления имеют место, если при неизменном противодавлении снижается давление рабочей воды. Для расчета описанных типов струйных аппаратов весьма плодотворным оказывалось применение уравнения импульсов. Это уравнение учитывает основной вид необратимых потерь энергии, имеющих место в струйных аппаратах, – так называемые потери на удар. Последние определяются, главным образом, отношением масс и скоростей инжектируемой и рабочей среды. При работе водовоздушного эжектора масса инжектируемого воздуха оказывается в тысячи раз меньше массы рабочей воды и не может поэтому в какой-либо степени изменить скорость струи рабочей воды.

Применение в данном случае уравнения импульсов для взаимодействующих потоков, как это было сделано при выводе расчетных уравнений для однофазных аппаратов, приводит к значениям достижимого коэффициента инжекции, в несколько раз превышающим опытные. Поэтому предложенные до настоящего времени различными авторами методы расчета водовоздушных эжекторов представляют собой, по существу, эмпирические формулы, позволяющие получить результаты, более или менее приближающиеся к опытным данным.