Струйные аппараты - Соколов Е.Я.
ISBN 5-283-00079-6
Скачать (прямая ссылка):
Ниже приводится вывод основных расчетных уравнений для пароводяного инжектора с простейшей цилиндрической формой камеры смешения.
Уравнение импульсов для контура, обведенного пунктиром (см. рис. 9.3), можно написать в следующем виде:
где Ppi — давление пара в выходном сечении рабочего сопла; Wpi— действительная скорость пара в выходном сечении сопла; шР1 = — фх (шР1)а; (wpj)a — скорость пара при адиабатном истечении; wH1 — скорость инжектируемой воды в кольцевом сечении /щ в плоскости выходного сечения сопла; W3 — скорость воды в конце камеры смешения.
Примем следующие допущения:
,1) сечение /щ в плоскости выходного сечения сопла настолько велико, ЧТО скорость инжектируемой ВОДЫ WhiB этом сечении близка к нулю (Phi = Ph) и количеством движения инжектируемой ВОДЫ GhWh1 по сравнению с количеством движения рабочего пара GpWpi можно пренебречь;
2) сечение приемной камеры в плоскости выходного сечения рабочего сопла /рі + /щ значительно превышает сечение цилиндрической камеры смешения /3. Снижение давления от рн до р2 происходит в основном в конце входного участка камеры смешения при /, близких к /з, благодаря чему можно считать
9.2.1. Уравнение характеристики
(9.1)
^pl "W Hl
J P df = Pa (fpl + /щ fa)-
(9.2)
и
При этих условиях (9.1) принимает вид
cPaGptWpi— (Gp + GH) W3 = Pnfз — Рн (fa—fpi)—Ppifpi-
282
(9.3)
P
Скорость воды в конце камеры смешения
Gd -f- Gh Vk= pJ-Vc.
Із
Давление воды в конце камеры смешения
ч w\
Рз = Рс— фз-— • (9.4)
2vc
Поставив эти значения W3 и р3 в (9.3) и разделив все члены на Pnf3, получим
aPc __ Ppl Pp fpl _|_ ф2 0PalPl Рн Pp Рн fe РніРз
I jp2 (Gp -f- Gh)8 Vc___(Gp Ч~ Qh)8 °с___fpl gj
2/зРн /зРн F8
Как известно, ррі/рр = ярі; доРі = Фійр*Лрі.
Согласно (2.43а)
_ ЬрРрПр*їр*
р--------------- .
ар*
Подставляя эти выражения в (9.5), получаем
= ґПрі -Рр_ — Л Jplфіф2.xPlfeP77P^PJL —
Рн V Рн / fa Рн^з
—- (1— 0,5Фз) -fePpP77^- Г -k-Y(l + u)2, (9.6)
«р.Рн \ /а /
Р.
или с учетом того, что
ут2 / I VkJk0-1
Др
= ( Пп -Es- -1) + kpnp^pl -Ep- Jp-- (I ^ 0,5фі)
\ Рн / /з фз Рн /з
X
\*p/fcP_I
Рн
fcV /___2_у
X Р Р V feP+W---------1/Jp1V(1 + и)2 (9.7)
о kV „ „ „ V fs /
VfTw-
Разделив обе части на рР/рн и произведя возможные упрощения, получим
-??с_ = (77Р1 __?-Л Jj*. + -*L- /грЯрЛі-^-Pp V Pp J ІЗ Фз /з
283
U
с:
S
sf
о
S'/)!
<ъ
fXi
ч§
* 01 3 *
QJ «§ 0.1 « ’
> aHUH има к
кД\
"7 <
uHU H iMflKC S
а
“ми - Г »Ґ4 п
uMlLH I “Mt ¦ IKC
ю го зо w so во и Коэффициент инжекции
Рис. 9.4. Расчетные характеристики пароводяного инжектора (рр= 0,6 МПа; рн = 80 кПа):
1—4 — характеристики инжектора по (9.10) при f Jfpst соответственно 1,0; 1,8; 4,0 н 10,0; “мин' “макс — пРеЛельиые коэффициенты инжекции по (9.14); тп — достижимые коэффициенты ннжекцнн по (9.18)
В случае, если давление пара в выходном сечении сопла равно давлению инжектируемой воды (рР1 = рн), ПР1 — ри/рр и (9.8) принимает вид
Дрс
Pp
X
Ь Tl Зі
----- Кр1Ір*Лрі
р»
(1—0,5ф!) kp X
Ap+ I / wP
Из (9.8) давление после инжектора
(9.9)
Pc-
- Pp [/7pi
fs
^-крПр^х 4=--(1-0,5фз) йР X tPs 13
(xTr)l'+1,‘''1t(nrT(1+“)*]+(,-|r)'’- (910)
X
Когда выходное сечение сопла близко к значению сечения камеры смешения, давление после инжектора, как видно из (9.10), не зависит от давления инжектируемой воды.
На рис. 9.4 представлены характеристики, рассчитанные по (9.10) при одних и тех же давлениях рабочего пара и инжектируемой воды и различных /3//р*. Как видно из этого графика, отношение сечений оказывает на характеристики пароводяного инжектора такое же влияние, как и на характеристики других типов струйных аппаратов (пароструйных компрессоров, водоструйных насосов): увеличение Nfp* приводит к увеличению коэффициента инжекции и снижению давления воды после инжектора рс.
284
9.2.2. Предельные режимы пароводяного инжектора
Как уже отмечалось, в пароводяном инжекторе максимальный и минимальный коэффициенты инжекции ограничиваются условиями вскипания воды в камере смешения. Вскипание воды в камере смешения р2 станет ниже давления насыщения (кавитации) р при температуре воды в камере смешения tK = tc. Оба эти давления (рк и р2) зависят при заданных параметрах рабочего пара и инжектируемой воды и размерах инжектора от коэффициента инжекции и.
Температура воды в камере смешения определяется из теплового баланса
где си — теплоемкость инжектируемой жидкости.
При этой температуре по таблицам насыщенного пара определяется соответствующее значение рк- Давление воды в начале цилиндрической камеры смешения р2 зависит от скорости, которую получит масса инжектируемой воды до поступления в камеру смешения в результате обмена импульсами между инжектируемой и рабочей средами. Если считать, что после конденсации рабочего пара образуется струя рабочей жидкости, движущаяся с очень большой скоростью и занимающая вследствие этого весьма малое сечение, а также что основной обмен импульсами между этой струей и инжектируемой водой происходит в цилиндрической камере смешения, то средней скоростью, которую приобретает инжектируемая вода при давлении рн, можно пренебречь. В этом случае давление воды в начале камеры смешения может быть определено по уравнению Бернулли
