Струйные аппараты - Соколов Е.Я.
ISBN 5-283-00079-6
Скачать (прямая ссылка):
Теоретические методы выбора оптимальной формы камеры смешения струйных аппаратов пока не разработаны. Экспериментально установлено, что цилиндрическая камера смешения дает большую степень восстановления давления по сравнению с камерами другого профиля. Только при больших степенях сжатия, что обычно имеет место в газоструйных эжекторах, когда в цилиндрической камере смешения наступают предельные режимы, при очень малых коэффициентах инжекции от этой формы камеры смешения приходится отказываться. (Этот вопрос рассмотрен подробно в гл. 3.)
На рис. 2.1 представлена принципиальная схема струйного компрессора с цилиндрической камерой смешения; под ней показано изменение статических давлений. Рабочий газ с давлением рр и скоростью Wp подводится к рабочему соплу х. Последнее имеет форму сопла Лаваля с расширяющейся выходной частью, поскольку обычно степень расширения газа в сопле рр/рн >1/П*.
Давление газа в сопле снижается от рр до Ppi = рн, а скорость увеличивается от шр до шР1. Скорость газа шР1 в сечении /Р1 на выходе из сопла больше критической скорости CLpie, которую газ имеет в критическом сечении сопла /р*. Рабочий газ, выходящий из сопла в приемную камеру со скоростью шР1, подсасывает из приемной камеры газ, который поступает в приемную камеру с давлением рн.
По мере удаления от сопла массовый расход движущегося потока непрерывно увеличивается за счет присоединения массы инжектируемой среды, а поперечное сечение движущегося потока непрерывно растет. На некотором расстоянии от выходного сечения сопла поток, движущийся по направлению к камере смешения, заполняет все сечение /4 приемной камеры.
Массовый расход движущегося потока достигает в этом сечении значения Gp -f Gh, где Gp — расход рабочего газа, кг/с; Gh — расход инжектируемого газа, кг/с. Профиль скоростей в этом сечении имеет
1 Поскольку скорость газа ш в подводящем трубопроводе, как правило, невелика, давление газа рр практически равно давлению торможения.
2* 35
большую неравномерность по радиусу. На границе струи скорость потока мала. На оси струи скорость потока близка к скорости истечения рабочего потока из сопла.
Сечение, занимаемое потоком, при дальнейшем движении определяется профилем проточной части струйного аппарата, так как любое сечение струйного аппарата правее сечения /4 заполнено движущимся потоком. Сечение /^является конечным сечением приемной камеры
Рис. 2.1. Схема струйного компрессора:]
а — схема струйного аппарата; 6 — изменение давлення вдоль струйного аппарата; А — рабочее сопло; В — приемная камера; С —¦ камера смешения; D — Диффузор
и начальным сечением камеры смешения. В большинстве случаев, когда основная часть камеры смешения имеет цилиндрическую форму с сечением /3 </4 и движущийся поток проходит через входной участок камеры смешения, на котором его сечение уменьшается от /4 до /з, скорость потока на этом участке растет, а давление падает. Во входном сечении 2-2 цилиндрического участка камеры смешения давление инжектируемого потока равно р2.
Если при сверхкритическом отношении давлений рр/ри >1/П# в струйном компрессоре установлено нерасширяющееся рабочее сопло или сопло Лаваля с недостаточной по размеру плсйцадью выходного сечения, то в выходном сечений сопла устанавливается более высокое давление, чем в приемной камере. В этом случае рабочий поток по выходе из сопла продолжает расширяться, скорость его растет, растет
36
Рис. 2.2. Эпюры скоростей во входном и выходном сечениях камеры смешения
также сечение, занимаемое этим потоком, т. е. рабочий 'поток на некоторой длине пути по выходе из сопла ведет себя так же, как и в расширяющейся части сопла. По мере удаления от сопла давления рабочего и инжектируемого потоков выравниваются" и на некотором расстоянии от сопла делаются одинаковыми.
На рис. 2.2 схематически показан профиль скоростей в двух крайних сечениях цилиндрической камеры смешения: входном и выходном. Во входном сечении камеры смешения профиль скоростей весьма неравномерен. Можно условно представить поток во входном сечении состоящим из двух соосных потоков х. центрального с массовым расходом Gp и большой средней скоростью Wp2 и периферийного с массовым расходом Gh и значительно меньшей скоростью шИ2- В выходном сечении камеры смешения поток имеет достаточно равномерный профиль скоростей.
В цилиндрической камере смешения процесс выравнивания скоростей потоков сопровождается также выравниванием их давления и повышением его до ps. Далее поток поступает в диффузор, где давление его растет от ръ до рс, а скорость снижается от W3 до шс.
При давлении рс со скоростью шс смешанный поток выходит из струйного аппарата.
На рис. 2.3 представлен процесс работы газоструйного компрессора в А, S-диаграмме. Состояние рабочего потока перед компрессором определяется точкой А; энтальпия Ap, давление рр. Состояние инжектируемого потока перед
компрессором определяется ТОЧКОЙ Sk Sc s
D\ энтальпия Аи, давление ри. При рис 2.3. Процесс струйного компрес-заданном коэффициенте инжекции сора в А, s-диаграмме
