Классификация, устройство, принцип действия

Струйные аппараты классифицируются по трем основным признакам: агрегатное состояние взаимодействующих сред, степень сжатия, степень расширения.

Под степенью сжатия понимается отношение давления среды за диффузором к давлению инжектируемой (всасывающей) среды, т. е. . Под степенью расширения понимается отношение давления рабочей среды к давлению инжектируемой среды, т. е. .В зависимости от указанных признаков классификации различают следующие СА: равнофазные, в частности 1) газо(паро)струйные компрессоры , 2) газо(паро)струйные эжекторы , 3) газо(паро)струйные инжекторы; разнофазные, в частности, возможны следующие сочетания среды: 1) рабочая среда упругая, инжектируемая — неупругая (СА, используемые для пневмотранспорта, может быть любая), 2) рабочая среда неупругая, инжектируемая — упругая (водовоздушные эжекторы, может быть любая, 3) рабочая и инжектируемая среды неупругие (СА, используемые для гидротранспорта, может быть любая); изменяющейся фазности, при этом возможны следующие сочетания: 1) рабочая среда упругая, инжектируемая — неупругая (пароводяные инжекторы, подогреватели, может быть любая), 2) рабочая среда неупругая, инжектируемая — упругая (пароводяные смешивающие подогреватели, может быть любая).

СА, в которых в качестве рабочей и инжектируемой среды используется вода (неупругая среда), принято называть струйными насосами (СН). Под эжектором понимается СА, присоединенный к обслуживаемому объекту всасывающим патрубком. Под инжектором понимается СА, присоединенный к обслуживаемому объекту нагнетательным патрубком.

Под струйными принято понимать аппараты, в которых происходит обмен энергией двух потоков разных давлений с последующим образованием смешанного потока и промежуточным давлением. Давления смешанного потока и рабочей среды могут быть в различных соотношениях. Например, в пароводяных СА (иногда их называют термонасосами), в которых смешивание сред происходит при значительных фазовых переходах, давление смешанного потока может превышать давление рабочей среды.

Характерной особенностью СН (рис. 1) в отличие от других типов насосов является отсутствие движущихся деталей, а значит, систем уплотнения и смазки. Основными элементами СН являются: сопло, камера смешения, диффузор.

Рис. 1. Принципиальная схема струйного насоса

Принцип действия СН основан на преобразовании статической энергии (давления) в кинетическую энергию (скорости) и обратно, т. е. в основу работы СН положена двойная трансформация энергий. При этом остается постоянной сумма потенциальной и кинетической энергий, т. е. . Работа СН заключается в следующем (см. рис. 1). Рабочая среда (газ, жидкость, двухфазная среда) подводится к соплу с начальными параметрами ( ). При прохождении среды через сопло давление снижается, а скорость согласно уравнению Бернулли возрастает. При истечении из сопла с большой скоростью в камере смешения создается разрежение, за счет чего происходит подсасывание инжектируемой среды. За соплом на входе в камеру смешения поток имеет большую неравномерность распределения скоростей по радиусу. В камере смешения происходит выравнивание эпюры скоростей и повышение статического давления. Протяженность и местоположение зоны повышения давления изменяются в зависимости от типа СН и режима его работы. Затем поток поступает в диффузор, в котором, наоборот, по сравнению с соплом давление растет, а скорость падает.