Струйные аппараты - Соколов Е.Я.
ISBN 5-283-00079-6
Скачать (прямая ссылка):
>ту|духа.
215
г
Рис. 7.3. Распределение давлений по длине проточной части при' различных условиях:
рн = 50 кПа = const; d,
“pi
Ni кривой ............................ I
Расход инжектируемого воздуха Gh,
кг/ч .' .......................... 6,1
Объемный коэффициент инжекции U0 б - d
И ни; Vp = 19,0 м*/ч:
№ кривой ..................................... 1
G11, кг/ч .................................... 4,2
M0...................... .................0,81
в — d, — 26 им; dpi= 16,5 нм; Gh = 0:
№ кривой .............................................
Скорость истечения і
Wpu
і,5 нн; 20,3 м*/ч:
2 3 4 5 6 7
5,3 0,43 4,8 0,39 4,3 0,34 4,1 0,33 3,8 0,30 3,4 0,28
2 4,0 0,76 3 3,8 0,73 4 3,7 0,72 5 3,6 0,69 6 3,0 0,58 7 . 1 0,19
1 19,2 25,0 2 17,5 22,7 3 17,2 22,4 4 16,4 21,3 5 16,2 21,0 6 15,9 20,7
Чем больше отношение сечений камеры смешения и сопла, тем более развиты обратные токи водовоздушной эмульсии. При увеличении противодавления скачок давления перемещается против те» ЧЄНИЯ струи И, наконец, при определенном противодавлении (рс)накс достигает начала камеры смешения. При этом эжекция воздуха водой прекращается, вся камера смешения заполнена прозрачной водой без пузырьков воздуха. Аналогичные явления имеют место, если при неизменном противодавлении снижается давление рабочей воды
216
перед соплом (рис. 7.3, в). При низких противодавлениях или высоких давлениях всасывания струя может не касаться стенок на всей длине камеры смешения. Расход инжектируемого воздуха при этом резко уменьшается.
Наличие резко выраженного скачка давления, а также наблюдающаяся при определенных условиях независимость коэффициента инжекции от противодавления рс дали основание рассматривать течение газожидкостной эмульсии в камере смешения как сверхзвуковое течение газа и разрабатывать на этой основе теорию газожидкостного эжектора [24].
На рис. 7.4 сопоставлены скорости водовоздушной эмульсии w, принятые равными скорости истечения воды из сопла Wp при различных Перепадах давлений в сопле App, со скоростью звука в водовоздушной эмульсии а при различных давлениях в камере смешения ря и объемных коэффициентах инжекции U0. Значение а определено по (1.466).
Как следует из рис. 7.4, при обычно применяемых в водоструйных эжекторах значениях App, рн и U0 скорость водовоздушной эмульсии превышает местную скорость звука. Так, при App = 300 кПа и рн = = 20 кПа скорость водовоздушной эмульсии превышает скорость звука в ней во всем возможном диапазоне значений U0 = 0,1 4-10. Можно отметить, что при неизменном давлении значение местной скорости звука в водовоздушной эмульсии симметрично относительно U0 = 1, т. е. (a)Ho = (а)і/„о.
217
7.2. Основные расчетные уравнения
Для расчета описанных в предыдущих главах типов струйных аппаратов весьма плодотворным оказывалось применение уравнения импульсов. Это уравнение учитывает основной вид необратимых потерь энергии, имеющих место в струйных аппаратах, — так называемые «потерн на удар». Последние определяются главным образом отношением масс и скоростей инжектируемой и рабочей сред. При работе водовоздушного эжектора масса инжектируемого воздуха оказывается в тысячи раз меньше массы рабочей воды и не может поэтому в какой-либо степени изменить скорость струи рабочей воды. Применение в данном случае уравнения импульсов для взаимодействующих потоков, как это было сделано при выводе расчетных уравнений для однофазных аппаратов, приводит к значениям достижимого коэффициента инжекции, в несколько раз превышающим опытные. Поэтому предложенные до настоящего времени различными авторами методы расчета водовоздушных эжекторов представляют собой по существу эмпирические формулы, позволяющие получить результаты, более или менее приближающиеся к опытным данным.
Экспериментальные исследования водовоздушных эжекторов показали, что при изменении в широких пределах параметров работы эжектора (давления рабочей, инжектируемой, сжатой сред, массового расхода воздуха) сохраняется достаточно стабильным объемный коэффициент инжекции. Поэтому в ряде методик расчета водовоздушных эжекторов предлагаются формулы для определения объемного коэффициента инжекции
U0=VJVp, (7.2а)
где Va — объемный расход инжектируемой среды; Vp — объемный расход рабочей среды.
камере смешения благодаря большой поверхности контакта между водой и воздухом происходит насыщение воздуха парами воды. Температура пара в эмульсии практически равна температуре воды.
(Поэтому газовая фаза эмульсии представляет собой насыщенную паровоздушную смесь. Полное давление этой смеси в начале камеры смешения равно давлению инжектируемого сухого воздуха в приемной камере рн. Парциальное давление воздуха в смеси меньше этого давления на давление насыщенного пара при температуре рабочей ВОДЫ рп, т. е. Pb = рв— Pa.
Поскольку, таким образом, сжимаемый в эжекторе воздух входит в состав паровоздушной смеси, то и в приведенном выше выражении для объемного коэффициента инжекции значение Vb представляет собой объемный расход паровоздушной смеси, равный согласно закону Дальтона объемному расходу воздуха при парциальном давлении рв. Массовый расход инжектируемого воздуха при этом может быть определен из уравнения Клапейрона:
