Струйные аппараты - Соколов Е.Я.
ISBN 5-283-00079-6
Скачать (прямая ссылка):
— * +V*2 — 4ас /
где -
й = (І-fa) j^(2—+
—(2Фг—^")(J7A"“+V")ft]; 6=(2—фз)х х[іі(1+2а)-(-а-]; с=,-[-^_^(2_ф0-(2_^-^)].
Выходное сечение рабочего сопла определяется по (5.30).
Для расчета осевых размеров струйных аппаратов для гидротранспорта, а именно расстояния сопла от камеры смешения Ic и длины камеры смешения 1К, могут быть использованы формулы (2.54) — (2.61).
8.2. Расчет струйных аппаратов
Пример 8.1. Рассчитать струйный аппарат для гидротранспорта песка. Производительность аппарата по песку Gt = 30 кг/с = 108 т/ч. Аппарат должен развивать избыточное давление Apc = рс—ри = 100 кПа. Инжектируемой средой является смесь песка и воды a = uJuT = GH.BlGT = 1. Давление инжектируемой среды рн = 100 кПа. Располагаемое избыточное давление рабочей воды Арр=рр—Ри = 1000 кПа; ApcMpp= 0,1. Удельный объем воды ои. в= ос. в = Op = 0,001 м3/кг. Удельный объем песка от = 0,0005 м®/кг; он. Jv9= 1; ос. в/Op = Ij VtIvp - 0,5.
Решение. Определяем оптимальное отношение сечений аппарата по (5.24а): (•?¦)
V fpi /опт Apc
X0,8752-10 = 6,9; fpllf3 = 0,145.
Определяем it = f3/fu2 = 6,9/5,9 = 1,17.
/Определяем достижимый коэффициент иижекции по твердому телу ит по (8.9):
а =(1+1) Г(2-0,81*)(1+0,5)-(2-0,875-----^-)(1+0,5)-1,17] = 3.0;
L 0,83
Ь = (2 - 0,812) (1 + 2 + 0,5) = 4,7;
С=_[ 10 -"0,95а-0,8752(2 - 0,875) - (2 0,81а) ] = -6,43;
ит = ( — 4,7+ V22+77)/6 = 0,87. iPd*Pp
Строим характеристику струйного Qjg аппарата по (8.6а), которое для рас- ’ сматриваемых условий приводится к следующему виду: >
Арс/Арр = 0,204 — 0,0894 и, — 0,057 ит . QQ8
Рис. 8.1. Характеристика Арс/Арр = 0,04
= f (Ut) струйного аппарата для гидротранспорта песка:
Mpl= 6,9; a = I О
277
На рис. 8.1 приведены результаты расчета характеристики струйного аппарата. Расчет основных сечений аппарата
Gp = GtIut = 30/1 = 30 кг/с = 108 т/ч.
Выходное сечение рабочего сопла по (5.30)
30 /о 001 /pi =----Л/ ’ = 707-10-® м2=707 мм2.
0,95 V 2-Ю®
Диаметр выходного сечения рабочего сопла
dt = 1,13 *\/707 = 30 мм.
Сечение камеры смешения
/а = 6,9-707 = 4878 мм2.
Диаметр камеры смешения
ds = 1,13 УЇ878 = 79 мм.
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
ПАРОВОДЯНЫЕ ИНЖЕКТОРЫ
9.1. Особенности процесса в пароводяном инжекторе
В пароводяных инжекторах осуществляется повышение давления жидкости за счет кинетической энергии струи пара, который в процессе смешения с жидкостью полностью конденсируется в ней. Особенностью этого процесса в отличие от процессов в других типах струйных аппаратов является возможность при определенных условиях повышения давления инжектируемой воды до значения, превышающего давление рабочего пара. Благодаря этому пароводяные инжекторы еще со средины XIX в. получили широкое распространение в качестве питательных насосов для небольших котельных и паровозов. Низкий КПД этих аппаратов при этом не имел значений, так как теплота рабочего пара с питательной водой возвращалась в котел. Как показал проведенный анализ [481, при обратимом смешении давление смешанного потока в принципе может быть выше давления любого из взаимодействующих потоков только в том случае, когда прямая обратимого смешения в h, s-диаграмме, соединяющая точки начального состояния взаимодействующих сред, проходит в области более высоких изобар по сравнению с изобарами начального состояния взаимодействующих сред. В струйных аппаратах при наличии необратимых потерь на удар при взаимодействии потоков с различными скоростями имеет место увеличение энтропии смешанного потока по сравнению с обратимым смешением, что приводит к снижению давления смешанного потока (см. рис. 2.3).
Применительно к пароводяным инжекторам реализованная на практике возможность получения давления, превышающего давле-
278
Рнс. 9.1. Схематическое изображение в ht s-диаграмме процесса обратимого смешения в пароводяном инжекторе:
I — пограничная кривая (*=0)j 2, 3 — изобары 20 и 85 МПа* А — насыщенный пар, р* 20 МПа (л = 1); Б — вода, р — 20 МПа; К — критическая точка; ? — точка касания обратимого смешения изобары 85 МПа; штри» ховая линия — линии обратимого смешения
ние взаимодействующих сред, следует из баланса работы, получаемой при расширении рабочего пара и сжатии инжектируемой воды в идеальной системе турбина — насос.
При расширении 1 кг пара от давления рр до давления инжектируемой воды рн и сжатии, и кг воды от давления рк до рс этот баланс выразится уравнением
-JZT pvvP ~!] = (pc^ри)Va (“ + !)-
Минимальное значение и должно обеспечить полную конденсацию рабочего пара.
Ниже приведены рассчитанные по представленному выше уравнению значения рс при параметрах рабочего пара рр = 1 МПа, tp = = 200 °С (vp = 0,21 м3/кг) и параметрах инжектируемой воды ри = = 0,1 МПа, ta = 10 0C (Ve = 0,001 м3/кг) при различных значениях и:
и ..... . 20 50 J00
рс, МПа . . . 30,5 12,5 6,3
В Л, s-диаграмме линия идеального смешения в пароводяном ин* жекторе в области жидкой фазы пересекает изобары значительно более высоких давлений, чем начальные давления пара и воды, как это схематически * показано на рис. 9.1.
