Струйные насосы. Способ действия. Основные понятия

Способ действия. Основные понятия

Струйные насосы из числа насос-аппаратов имеют наиболее широкую область применения и наибольшее разнообразие конструкций. Одним из них является водоструйный насос, действие которого состоит в основном из трёх процессов - преобразования потенциальной энергии рабочей жидкости в кинетическую (в коническом сходящемся насадке), обмена количеством движения между частицами рабочей жидкости и подаваемой среды (в камере смешения), а также перехода кинетической энергии смеси рабочей и транспортируемой жидкостей в потенциальную (в диффузоре). Благодаря этому в камере смешения создаётся разрежение, что обеспечивает всасывание подаваемой среды. Затем давление смеси рабочей и транспортируемой жидкостей значительно повышается в результате снижения скорости движения, что делает возможным нагнетание. Струйные насосы просты по устройству, надёжны и долговечны в эксплуатации, но их кпд не превышает 30%.

В струйных насосах (рис. 2.5, а), называемых также инжекто­рами, эжекторами, гидроэлеваторами, поток полезной подачи Q_o перемещается и получает энергию благодаря смешению с рабочим потоком Q₁ обладающим большей энергией. Полная подача на вы­ходе из насоса

Q₂ = Q₁ + Q₀

Энергия этого потока больше энергии потока полезной подачи Q_o,, но меньше энергии рабочего потока Q₁ перед входом в насос.

Струйный насос состоит из рабочего сопла 3 с подводом 2 рабочего потока, камеры 5 смешения, диффузора 6 и подвода 1 потока полезной подачи с входным кольцевым соплом 4 камеры смешения.

Режим работы струйного насоса характеризует четыре приведен­ных ниже и показанных на рис. 2.5, а параметра (их выражения даны для наиболее простого и распространенного случая, когда плотности смешиваемых потоков одинаковы, т. е. ρ₁ = ρ₀):

Рис. 2.5. Струйный насос

а – схема и распределение напоров в проточной части, б – схема процесса смешения

1) рабочий напор, затрачиваемый в насосе и равный разности напоров рабочего потока на входе в насос (сечение b - b) и на выходе из него (сечение с - с),

;

2) полезный напор, создаваемый насосом и равный разности на­поров подаваемой жидкости за насосом (сечение с - с) и перед ним (сечение а - а),

;

3) расход рабочей жидкости

;

4) полезная подача

.

КПД струйного насоса равен отношению полезной мощности к затраченной:

.

Его максимальное значение невелико и составляет .

Несмотря на это струйные насосы распространены широко, так как, благодаря простому устройству, малым габаритным размерам, от­сутствию подвижных частей они надежны, легко размещаются в труднодоступных местах, способны подавать агрессивные и загряз­ненные жидкости и выполнять функции смесителей.

Типичные схемы установок со струйными насосами показаны на рис. 2.6 и 2.7 Схема на рис. 2.6 представляет смесительную систему или систему откачки жидкости из труднодоступного источника А. На рис. 2.7 изображена струйная бустерная система, т. е. установка с лопастным или объемным насосом, перед входом в который струйный насос создает подпор H_с.н, необходимый для обеспечения бескавитационной работы основного насоса. Для этого часть подачи Q₁ основного насоса отводится к рабочему соплу струйного насоса.

Невысокое значение КПД струйных насосов обусловлено значи­тельными потерями энергии, сопровождающими рабочий процесс. Их можно разделить на два вида.

Рис. 2.6 Схема уста­новки Рис. 2.7 Схема бустерной

для подачи жид­кости установки со струй­ным

струйным насосом насосом

Чаще всего в струйных насосах применяют цилиндрические ка­меры смешения (d₀ = d₂). Они просты в изготовлении и позволяют получать относительно хороший КПД. В таких камерах,, энергия перекачиваемого потока увеличивается по длине камеры за счет прироста кинетической энергии и давления. Однако доля кинетической энергии на выходе из камеры еще недо­пустимо велика и ее дальнейшее преобразование в давление произ­водится, как указывалось, в диффузоре.

Для получения максимального КПД насоса важен рациональный выбор длины L_K камеры смешения. При длинной камере поле ско­ростей в потоке перед входом в диффузор хорошо выровнено и преоб­разование кинетической энергии в нем будет происходить с малыми потерями. Однако при этом велики потери в камере смешения. При короткой камере процесс смешения в ней не завершится и слабая выровненность поля скоростей в сечении 2 - 2 приведет к увеличе­нию потерь в диффузоре, хотя потери в самой камере смешения уменьшатся.