Струйные аппараты - Соколов Е.Я.
ISBN 5-283-00079-6
Скачать (прямая ссылка):
Принципиальная схема струйного аппарата показана на рис. 1.1. Основные элементы аппарата: рабочее сопло, приемная камера, камера смешения, диффузор. Потоки рабочей и инжектируемой сред поступают в камеру смешения, где происходит выравнивание скоростей, сопровождающееся, как правило, повышением давления. Из камеры смещения поток поступает в диффузор, где происходит дальнейший рост давления. Давление смешанного потока на выходе из диффузора выше давления инжектируемого потока, поступающего в приемную камеру.
1 В пароводяных инжекторах давление смешанного потока может превышать давление рабочего потока.
5
Рабочий поток
Gp,Pp,Wp,ip
/ Ppbwphfp1 С\ ~) Сжатый
I поток
(W/fcWc
-J
__Pp* ifp*
ЄфМм\т™оТРУЄтй
pl,w3>f3
Phc. 1.1. Схема струйного аппарата:
А — рабочее сопло; В — приемная камера; С — камера смешения; D — диффузор
Повышений давления инжектируемого потока без непосредственной затраты механической энергии является основным, принципиальным качеством струйных аппаратов. Благодаря этому качеству не-, пользование струйных аппаратов во многих отраслях техники позволяет получать более простые и надежные технические решения по сравнению с применением механических нагнетателей (компрессоров, насосов, газодувок, вентиляторов и др.).
Простота схем включения струйных аппаратов в различные установки наряду с исключительной простотой их конструкции, а также несложностью их изготовления обеспечили широкую область использования этих аппаратов в технике.
1.2. Развитие теории струйных аппаратов
Основы теории струйных аппаратов были заложены в работах Цей-нера (Zeuner) и Ренкина (Rankin) [94, 90] в конце прошлого столетия. Результаты теории Цейнера—Ренкина, основывающейся на применении уравнения импульсов к смешивающимся потокам, широко использовались в последующих работах и были подтверждены опытом. Однако эта теория не может дать полного решения задачи расчета струйных аппаратов. Такие вопросы, как выбор рационального профиля и определение продольных (осевых) размеров аппарата, не могут быть решены на основе теории Цейнера—Ренкина.
В ряде работ, опубликованных в последующие годы [1, 12а], на основе общего гидродинамического анализа процесса были рассмот-, рены задачи расчета осевых размеров и выбора профиля проточной части аппарата.
В течение длительного периода теория струйных аппаратов развивалась главным образом как исследование и разработка методов расчета аппаратов определенного назначения. Создание общей теории и методики расчета струйных аппаратов затруднялось из-за недостаточного уровня базовых наук, в первую очередь гидромеханики
6
и газовой динамики. Прогресс, достигнутый этими науками, позволил подойти к решению такой задачи.
Развитие техники теплоснабжения и вентиляции явилось стимулом для разработки конструкций и теории расчета струйных насосов (элеваторов) и газоструйных аппаратов с малой степенью расширения и малой степенью сжатия.
В период 1931—1940 гг. в ЦАГИ под руководством К. К. Баулина, во ВТИ под руководством Л. Д. Бермана [10], а также в Теплосети Мосэнерго, Гидроэнергетическом институте и других организациях были проведены исследования, в результате которых была разработана методика расчета и были созданы достаточно совершенные конструкции струйных насосов. На основе проведенных работ был создан метод определения основных размеров этих аппаратов и были выведены уравнения характеристик, описывающие работу струйных насосов при нерасчётных режимах.
Развитие промышленной теплофикации и рационализация теплового хозяйства промышленных предприятий выдвинули задачу создания пароструйных аппаратов с большой степенью расширения и умеренной степенью сжатия (пароструйных компрессоров).
В период 1935—1948 гг. в ЦКТИ под руководством А. Н. Ложкина было проведено исследование пароструйных компрессоров и была разработана их конструкция [57]. Результаты этих работ представляют главным образом практический интерес. На основе полученных данных были запроектированы и внедрены в промышленность первые пароструйно-компрессорные установки.
Развитию теории паро- и газоструйных компрессоров значительно способствовали работы по исследованию и разработке методики расчета этих аппаратов, выполненные в ЦАГИ и АН СССР под руководством С. А. Христиановича и М. Д. Миллййнщикова [60].
В совершенствовании методов расчета струйных аппаратов, физическом объяснении процесса, протекающего в приемной камере аппарата, и разработке инженерных зависимостей для расчета рациональных осевых размеров струйного аппарата большая роль принадлежит теории свободной струи, представленной в наиболее полном и систематизированном виде в работах Г. Н. Абрамовича [2].
Для трактовки существа внутренних процессов, протекающих в гаЕзоструйных аппаратах с большой степенью расширения и большой или умеренной степенью сжатия (газоструйные эжекторы и компрессоры), представляют интерес исследования, проведенные в МЭИ под руководством М. E- Дейча [29].
В СССР и за рубежом проведены широкие экспериментальные и теоретические исследования паро- и газоструйных эжекторов (аппаратов с большой 'степенью расширения и большой степенью сжатия). Стимулом для развития этих работ является применение пароструйных эжекторов в конденсационных установках паровых турбин, а также использование пароэжекторных холодильных установок в системах кондиционирования воздуха.
