Струйные аппараты - Соколов Е.Я.
ISBN 5-283-00079-6
Скачать (прямая ссылка):
Фз J
Для установления экономичных режимов эксплуатации и проверки возможности использования данного струйного компрессора при переменных расходах или переменных параметрах рабочей, инжектируемой и сжатой сред весьма полезно при проектировании струйных компрессоров построить поле характеристик аппарата выбранных размеров [76].
ГЛАВА ТРЕТЬЯ ГАЗОСТРУЙНЫЕ ЭЖЕКТОРЫ
3.1. Опредепенне достижимого коэффициента инжекции, степени сжатия и основных геометрических размеров
Согласно классификации (см. табл. 1.1) к газоструйным эжекторам относятся струйные аппараты со степенью сжатия более 2,5. При такой степени сжатия, как было показано в § 2.2, оптимальной является коническая форма камеры смешения. Наибольшее распространение газоструйные эжекторы получили в конденсационных установках паровых турбин, где пароструйные эжекторы служат для создания и поддержания давления в конденсаторе около 3—10 кПа, а также в пароэжекторных холодильных установках, где для охлаждения воды до 4—6 °С необходимо поддерживать давление в испарителе около 1 кПа. Работа газоструйных эжекторов в условиях этих установок рассмотрена ниже.
Результаты приведенных в гл. 2 расчетов газоструйных компрессоров с цилиндрической камерой смешения указывают, что при больших степенях расширения рабочей среды и больших степенях сжатий инжектируемой среды производительность компрессора ограничивается достижением критической скорости инжектируемого потока в камере смешения (2-й предельный режим). Для увеличения предельного коэффициента инжекции и сохранения большой степени сжатия
94
Рис. S. 1. Йрофиль проточной части и изменение давления по длиие эжектора:
А — рабочее сопло; В —конический участок камеры смешения; С — цилиндрический участок камеры смешения; D—диффузор
в газоструйных эжекторах камера смешения в этих аппаратах выполняется из двух частей: развитой конической сужающейся части (кон-фузора) и последующей цилиндрической части (горловины).
На рис. 3.1 схематически изображен профиль проточной части эжектора этого типа и указаны основные обозначения. Выходное сечение рабочего сопла условно совмещено с входным сечением камеры смешения. Считая условно, что на участке между плоскостью выходного сечения сопла и входным сечением конфузора рабочий и инжектируемый потоки текут изолированно и не смешиваются (или что выходное сечение сопла совпадает с входным сечением конфузора, как это изображено на рис. 3.1), уравнение импульсов для камеры смешения, состоящей из конической и цилиндрической частей, можно записать следующим образом [39, 76]:
фг (GpWp2 + GaWa2) — (Gp -j- GH) Ws = Рз/з +
h
+ J pdf'—PpJp2 — Рнї/нг (3.1)
h
(основные обозначения приведены выше, а также на рис. 3.1).
Уравнение (3.1) отличается от уравнения (2.2) для аппарата с цилиндрической камерой смешения дополнительным слагаемым в его
fa
правой части J р df, представляющим собой значение импульса,
/г
обусловленного реакцией стенки конфузора.
Согласно условиям /Р2 = /Р1; wp2 = wpinpu расчетном режиме
Pv 2 = Ppi — Рн-
Введем следующие обозначения:
? = /2//з — отношение сечений начала и конца конической части камеры смешения;
/ /з = /V? = (/рг + /нгУР — (/pi + /нгУР'. (3-2)
Язг = PtIPs — отношение давлений в начале и в конце цилиндрической части камеры смешения.
95
Повышение давления в камере смешения выразим с помощью зависимостей
Пдг = PtIPz = (pjPiT — (Ри/PcT {Пиа/НеаТ» (3-3)
Ig Рз/Рг . Ig Рз—IgPr (3 4)
lgps/pa Igp3- IgPa Для цилиндрической камеры смешения сечение /г совпадает с /2,
Pr = р2 и а = 1.
Принимая линейный рост давления в конфузоре (рис. 3.1) и имея в виду, что /г = /8, находим
J P df = PhJ3Ф1 Ч~ Pr/з^*2 — Рнг/8^*1 “Ь РзПзг/з^а» (3.5а)
где
= (2? — VF —1)/3; <*>2=(? +VF-2)/3. (З.ба)
Среднее значение
Фср = (Фі + Фг)/2 = 0,5 (? ¦— 1). (3.66) !
Если вместо значений Фг и Ф2 принять их среднее значение, то
относительное максимальное отклонение Фг и Фа от среднего значе-ния составит
01 — 02____1' V? — 1
20ср “ з Vp +! )
При обычно принимаемых значениях ? = 2 —3 относительная
/з
ошибка в определении J р df в результате замены Фх и Фа их сред-
h
ним значением не превосходит 5—8 %, что вполне допустимо, если учитывать приближенность принятого линейного закона роста давления в конфузоре. С учетом принятых допущений
J Pdf = Ф/s(Риг+ Ps^sr) = 0,5/s(?.— 1)(Рн2“ЬРз^зг). (3.56)
Подставляя в (3.1) значения скоростей доР2, w„2, W3 по формулам (2.3) — (2.5), значения сечений потоков /ра, /Н2, /я из (2.10) — (2.13), значения статических давлений рН2 = рнЯН2, р8 = рсЯс 3 и значение / р df из (3.56), получаем после соответствующих преобразова-
fs
ний следующее уравнение для расчета коэффициента инжекции газоструйного эжектора:
ы = ^ph- / (KtIca-Ki ХН2), (3.7а)
96
где
Ka= I + фз S^— X
ас* Pp
д„—Ь- (?,О,, dl_ „ д.[, + (-fe-)¦-*(-gsL)—]} ^
?р^7рцХсзЧр. нР
(3.8а)
/С4=1+Фз — — X
ас* Рн
Яез - Яс2(р - 0,5 (Р - 1) Г1 + (^ГЦ
X------------і--------------- P ------------- на '—— . (3.9а)
