No Image

Струйный насос принцип работы

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
10 марта 2020

Cтруйный насос – простейший аппарат, использующий для работы динамику потока жидкости. Является одним из видов нагнетателей. Простой, потому что в своей конструкции не имеет составных частей, которые движутся и трутся во время работы. Поэтому устройство данного типа обладает высокой стойкостью и длительностью эксплуатации.

Впервые струйный насос был применен еще в 19 веке в качестве лабораторного средства для выкачивания воды и избыточного воздуха из пробирочных колб. Немного позже данное устройство нашло применение в шахтах горнодобывающей промышленности для откачки воды.


Рисунок 1 – Струйный насос

На сегодняшнем этапе развития насосного оборудования, струйных насосов существует несколько модификаций:

  • элеваторы – используются в внутридомовых смесительных системах отопления
  • инжекторы – используются в энергетическом теплофикационном оборудовании;
  • эжекторы – только для сред в жидкой фазе.

Принцип работы струйного насоса

Принцип работы струйного насоса организован на передвижении среды различного агрегатного состояния по трубопроводу с вмонтированным в него соплом, которое конструктивно выполнено суженным. Благодаря сужению движение жидкости, а именно ее скорости, повышается. При этом энергия движения потока превращается в кинетическую энергию.

Всасывание жидкой среды происходит из патрубка, который в свою очередь соединяется с пространством усреднительно-смесительной камеры. После этого жидкие фазы соединяются и перемешиваются, и далее смесь движется по диффузору к потребителю. В этом случае уже производится обратное превращение энергии.

Другими словами, струйный насос не относится к нагнетательным устройствам в повседневном понятии, потому что он не обеспечивает избыточный напор на стороне нагнетательного патрубка. В струйном насосе, как описано выше, выполняется двойное превращение энергии гидравлики потока.

Как работает струйный насос

Рабочая жидкость под высоким давлением доставляется к сужающемуся соплу. Струя, которая вытекает из устья сопла, уменьшает давление в камере смесительной ниже атмосферного. Вследствие этого второй поток инжектируемой жидкости смешивается со струей и далее смесь движется в рабочую камеру.

В камере смешения инжектируемая полностью перемешивается с рабочей жидкостью, и выравниваются их давления и скорости. Хорошо перемешанный поток жидкости поступает далее в выходной диффузор.

В диффузоре происходит снижение кинетики смеси и возрастание потенциальной энергии потока. После прохождения диффузора потенциальная энергия поток смеси достаточна для поступления к потребителю (как правило – это резервуар сбора жидкости).

Схема работы струйного устройства


Рисунок 2 – Принципиальная схема функционирования струйного насоса

1- трубопровод подвода рабочей жидкости; 2 – сопло насоса; 3 – трубопровод подвода инжектируемой жидкости (пространство вокруг сопла называется камерой подвода или приемной); 4 – камера смешивания потоков; 5 – выходной диффузор.

Основным, описывающим техническую сторону струйного насосного утройства, составляет коэффициент «эжекции» (в разных источниках этот же коэффициент называют «подсосом»). Данный коэффициент определяется отношением подачи рабочего объема жидкости к объему перекачиваемого смешанного потока.

Данного типа насосы обладают относительно маленьким КПД, однако в отдельных случаях они просто бесценны. К примеру, перекачивание химических газов или жидкостей, где использование центробежных лопастных нагнетателей просто невозможно (струйный насос дозатор изображенный на рисунке 3).


Рисунок 3 – Струйный насос дозатор для химических веществ

Очень часто принципиальные схемы включения струйных насосов компонуются в последовательное соединение нескольких агрегатов. В этом случае насосы конструируются с разными диаметрами сопла, что позволяет регулировать характеристику нагнетаемого потока в рабочем диапазоне включенных последовательно агрегатов.

Устройство струйного насоса

Как уже было сказано, струйный насос не содержит в себе вращающихся частей в конструкции. Все элементы и узлы насоса предназначены для обеспечения работы рабочего и инжектируемого потоков.

Конструктивно струйный насос состоит из 4 элементов:

  • всасывающая камера;
  • сопло агрегата;
  • смесительная камера;
  • выходной диффузор;
  • насадки для подачи инжектируемой и рабочей жидкостей.

Различные модели данного типа насосов могут комплектоваться разными по характеристикам суживающимися насадками – соплами, в зависимости от вида перекачиваемой среды и ее гидравлических особенностей.

Преимущества (достоинства) и недостатки струйных насосов

К основным достоинствам струйных насосов относятся:

  • высокая надежность, долговечность и длительность эксплуатации;
  • нет необходимости осуществлять регулярное техническое обслуживание;
  • очень малая чувствительность к химически агрессивным потокам;
  • простота конструкции и монтажа;
  • широкая область применения.

Конечно, большинство перечисленных преимуществ данного типа насосов перед другими исходит из тог, что в них отсутствуют движущиеся составные элементы. Струйные насосы выделяются относительно небольшими габаритными размерами и массой. Они малотребовательны к расходам на эксплуатацию, что является очень весомым фактором их применения.

Читайте также:  Увлажнитель воздуха с автоподачей воды

К недостаткам можно отнести:

  • достаточно мал КПД насоса, который не выше 30%;
  • необходимо подавать достаточно большие объемы жидкости на сопло.

С помощью струйных агрегатных устройств сжимают газообразные вещества, создают давление ниже атмосферного – вакуум, перекачивают жидкие среды, транспортируют твердые сыпучие вещества, смешивают различного рода газы и жидкости.

Применение струйных насосов

Достаточно широкого применения струйные насосные устройства нашли в пожарной технике, в качестве смесителей, для получения пены для тушения пожаров.

В энергетических паротурбинных установках струйные аппараты являются неотъемлемой частью конструкции для удаления пара из уплотнений вала турбоагрегата.

В химической индустрии данные насосы служат для перекачкия кислотных и щелочных растворов.

В бытовом обиходе струйный насос часто используется в водяных скважинах, а также для перекачивания канализационных стоков с песком и илом.

Струйные насосы являются самыми простыми по принципу действия и конструкции среди напорной техники. Такой агрегат является динамичным, то есть не имеющим в своем составе двигающихся частей. Это плюс такого устройства, поскольку предотвращает его изнашивание.

Первый струйный насос был использован в конце XIX века как инструмент для отсасывания воздуха и воды из пробирок. Затем его стали применять для откачивания воды из шахт. В СССР такие насосы начали широко использоваться только в середине прошлого века.

1 Принцип работы

Конструкция струйного насоса достаточно проста и практически не требует технического обслуживания. При работающем насосе вода, пар или газ движутся по трубе с сужающимся соплом. Благодаря такой конструкции сопла скорость движущейся массы возрастает.

Маленький струйный насос

Внутри подводящей камеры давление воды снижается и становится ниже атмосферного, в результате чего в камере создается вакуум.

Всасывание происходит из трубопровода, соединенного с камерой. В процессе работы рабочая жидкость смешивается с перекачиваемой жидкостью. Затем эта масса попадает в диффузор, а потом в резервуар.

Таким образом, в работе струйного насоса используется принцип нагнетания.
к меню ↑

1.1 Принцип работы (видео)

2 разновидности

В зависимости от типа перекачиваемой и рабочей жидкости, различают три типа струйных насосов. К ним относятся:

  1. Эжектор. Этой вид струйных насосов применяется только для перекачивания жидкости. Механизм работы заключается в отсасывании жидких веществ. Рабочая жидкость – вода.
  2. Инжектор. Работает по принципу нагнетания жидких веществ. Рабочее вещество – пар.
  3. Элеватор. Используется для понижения температуры теплоносителя за счет смешивания с рабочей жидкостью.

В общем, струйные насосы могут перекачивать жидкость, газ и пар. Могут применяться как жидкоструйные агрегаты (для смешивания и транспортировки рабочей и пассивной жидкости с разницей давления) и аэрлифтовые/эрлифтовые (выполняет функцию подъема жидкостей).

Если насос используется только для перекачки воды, его называют водоструйным. Он может иметь две модификации: вакуумный насос (работающий для использования в лабораториях) и гидроэлеватор (используется для скважин с глубиной до 16 метров).
к меню ↑

2.1 Области использования

Насосы струйные широко применяются в разных сферах промышленности. Причем они могут использоваться как самостоятельные установки или вместе с другими насосными установками. Благодаря простоте конструкции и высокой надежности такие агрегаты незаменимы в работе на реакторах, в аварийных ситуациях с отключением воды, при пожаротушении.

Струйный насос дозатор

Такие конструкции часто применяются в сферах, где работа лопастных насосов не может быть эффективной (например, при перекачивании химически агрессивных веществ), или в системе с лопастными насосами для повышения эффективности их работы.

Кроме этого, эти насосы используются в системах кондиционирования, канализации, для водоотлива и водопонижения.

Одним из важнейших показателей для этой техники является коэффициент подсоса. Эта величина являет собой соотношение расхода рабочей жидкости и перекачиваемого вещества.

Несмотря на простоту конструкции и низкий КПД этот тип механизмов часто применяется в случаях, когда невозможно использовать никакой другой тип насосов. Они легко устанавливаются в трубопроводную систему. Часто выпускаются с изменяемым соплом.

Особенности струйных насосов:

  • высокая надежность;
  • отсутствие необходимости в регулярном техобслуживании;
  • широкая сфера применения;
  • простая конструкция.
  • низкий уровень КПД (не более 30%).

2.2 модель для цемента

Данная техника широко применяется для транспортировки цемента. При воздействии сжатого воздуха сыпучие материалы транспортируются из бункеров в машины для перевозки.

Читайте также:  Размер полотна двери стандарт

Струйный насос для цемента

Механизм действия здесь такой: под большим давлением воздуха частицы цемента рассыпаются настолько, что становятся летучими. В результате воздушные потоки могут перемещать их в заданном направлении.

Следует отметить, что процесс такой перекачки цемента проходит под большим давлением, поэтому расстояние подачи этого материала ограничено в пространстве. Например, максимальное расстояние, на которое механизм подает цемент по вертикальной оси – не более 50 метров. По горизонтальной оси это расстояние не может превышать 400 метров.

Для транспортировки цемента, а также других сыпучих материалов можно использовать струйный насос CH 2 с интенсифицирующей камерой. Для перемещения масс по трубопроводам используется сжатый воздух.

Технические характеристики CH 2:

  • производительность: 25 т/ч;
  • масса – 200 кг.
  • подъем в высоту: 25м;
  • протяженность подачи по горизонтали: 150м;
  • давление сжатого воздуха: 0,2-0,3 МПа;
  • расход сжатого воздуха: 3 м³ /мин.

2.3 Бытовые модели

Данные агрегаты, особенно используемые в быту, имеют невысокие производственные характеристики. Установленный в домашней скважине насос перекачивает только 15-17 литров в секунду. Более профессиональный (и соответственно дорогой) аппарат может перекачать 30-50 литров за секунду.

Бытовой струйный насос

Высота подъема воды бытовым струйным насосом колеблется в пределах 15 метров. Некоторые аппараты могут поднять жидкость на 20 метров, но при этом КПД будет соответственно снижаться. Более мощное и профессиональное оборудование может поднять воду из глубины 50 м.
к меню ↑

2.4 для нефтяной промышленности

Струйный насос для добычи нефти состоит из таких частей: канал для подведения рабочей жидкости, активное сопло, канал подвода инжектируемой жидкости, камера смещения и диффузор.

В данной сфере промышленности такие агрегаты ценятся за простоту устройства, высокую надежность и функционирование даже в экстремальных условиях, таких как высокая концентрация свободных газов или механических соединений в добываемой массе.

Струйные насосы обеспечивают эффективное применение свободных газов, быстрый приток нефти, свободную регуляцию забойного давления, быстрое остывание погружных электродвигателей и др.
к меню ↑

3 Расчет параметров

Эта процедура являет собой поиск оптимальных параметров, при которых коэффициент полезного действия будет иметь максимальное значение. При этом нужно учесть такие параметры как форма сопла, входной участок пассивного потока, представляющий собой поток, который подсасывается к основному, длина смесительного отсека, расстояние между отсеком и соплом, угол раскрытия и расширения диффузора.

Принцип работы струйного аппарата

Расчеты проводятся по формуле:

  • Q3 – подача в камеру диффузора;
  • Q1 – расходное количество рабочей жидкости;
  • Q2 – расходное количество вещества для эжектирования.

Для того, чтобы рассчитать кoличество жидкости для эжектирования, нужно кoличество литров в секунду жидкости для эжектирования разделить на количество литров в секунду рабочей жидкости.

Также при расчетах стоит учитывать вид насосов и область применения, поскольку они могут иметь дополнительные параметры. Например, для насосов, используемых при пожаротушении, учитываются состояния их рабочего материала – пена, вода, газ – и возможная высота струи, необходимая для эффективного пожаротушения. В нефтяной промышленности берутся во внимание вязкость материала, загазованность среды и т.п.

Струйные насосы

Пожалуй, каждый пользовался пульверизатором, встроенным во флакончик с одеколоном или духами. Нажал на головку флакона, и через крохотное отверстие на вас устремляется освежающая струйка смеси воздуха и аромата. Но далеко не все задумывались над тем, что каждый раз, таким образом, используют на практике принцип работы одной из разновидностей гидравлических машин – струйного насоса.

Струйные насосы относятся к типу динамических насосов, так же, как лопастные, электромагнитные, вихревые и некоторые другие конструкции, использующие в своей работе энергию рабочих органов, силы трения или внешние силовые поля. Струйный насос для увеличения кинетической энергии перемещаемого потока использует энергию постороннего потока жидкости, пара или газа.
Этот тип гидравлических машин считается самым простым по конструкции – в них нет движущихся механических частей, подверженных износу и поломке, и если подводимый внешний поток уже обладает кинетической энергией, то вся конструкция может состоять из двух трубок, соединенных особым образом. Некоторое усложнение конструкции вызывает необходимость применения вентиля или (как в примере с пульверизатором) – механизма для ускорения внешнего потока, но и такие элементы не вносят в конструкцию большой сложности.

Читайте также:  Отдельно устанавливаемый усилитель дуплексный или абонентский

До изобретения простых в использовании источников энергии, в частности – электрической, струйные насосы были широко распространены в различных машинах и механизмах, как генераторы гидравлической энергии именно благодаря своей простоте и неприхотливости.

Принцип работы струйного насоса

Упрощенно работу струйного насоса можно объяснить следующим образом: жидкость, пар или газ подается под большим давлением через трубку, оснащенную соплом, в подводящую камеру, соединенную с питающим трубопроводом. В подводящей трубе, за соплом, происходит резкое падение давления – при определенной скорости истечения рабочего вещества (жидкости, газа или пара) в камере образуется вакуум, т. е. давление становится ниже атмосферного, что приводит к всасыванию жидкости из питающего трубопровода. Далее оба компонента (и рабочая среда, и разгоняемая жидкость) перемешиваются, обмениваются кинетической энергией, и попадают в диффузор насоса, а оттуда – в напорный трубопровод или резервуар-сборник.

Как уже указывалось выше, рабочая среда может быть представлена потоком жидкости, обладающим кинетической энергией, либо паром или газообразным веществом, находящимся под давлением. Струйные насосы, использующие для перекачки воды рабочее вещество в виде стороннего водного потока, называют водоструйными насосами.

Классификация струйных насосов

Струйные аппараты классифицируются в зависимости от вида рабочего вещества. Если в качестве рабочего вещества используется газ (сжатый воздух или какой-либо другой газ) , то струйный насос называют эжектором . Если рабочее вещество пар – насос называют инжектором , если горячая вода – элеватором , если холодная вода – гидроэлеватором .
Таким образом, струйный насос может выполнять функции вентилятора, насоса или компрессора.

Достоинства и недостатки струйных насосов

Из изложенного выше можно понять, что к достоинствам этого типа насосов следует отнести простоту конструкции, и, как следствие низкую стоимость изготовления, обслуживания и эксплуатации. Кроме того их выгодно отличает высокая надежность в работе и небольшие габаритные размеры.

Основной недостаток струйных насосов – чрезвычайно низкий КПД (не более 25%) и необходимость подачи к соплу больших объемов рабочего вещества под высоким давлением.

Область применения струйных насосов

Благодаря перечисленным выше достоинствам, струйные насосы в настоящее время находят широкое применение во многих отраслях народного хозяйства, в частности в системах теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Так, примером использования струйного насоса в конструкции автомобиля может послужить карбюратор бензинового двигателя – в этом механизме реализуется способность струйного насоса придавать энергию струйке бензина энергию, смешивая при этом бензин с воздухом, выполняющем в данной конструкции функцию рабочей среды. Скорость воздушному потоку придает вакуум, создаваемый поршнями цилиндров двигателя при осуществлении цикла всасывания рабочей смеси.

В теплофикационных установках струйные аппараты используют в качестве смесителей на отопительных абонентских вводах (водоструйные элеваторы) , в вентиляционных установках – для создания непрерывного потока воздуха через каналы и помещения (эжекторы) , а также в холодильной технике – в качестве агрегатов холодильных установок.
Широко применяют водоструйные установки для подъема воды из глубоких колодцев и скважин, в канализации – для удаления осадка из песко- илосборников.

Характеристики и параметры струйных насосов

Одним из параметров, характеризующих струйный насос, является коэффициент инжекции α (коэффициент эжекции, коэффициент подсоса) , который определяется, как отношение подачи насоса к расходу рабочей жидкости. При этом полная подача насоса QO состоит из двух составляющих – расхода рабочей жидкости Q1 , подаваемой в сопло насоса, и расхода подсасываемой жидкости Q2 .
Тогда коэффициент инжекции (подсоса) может быть определен по формуле:

Отношение высоты подъема перекачиваемой жидкости H к рабочему напору H1 называется коэффициентом напора струйного насоса β :

Коэффициент полезного действия струйного насоса определяется по формуле:

где:
NП = QOHγ – полезная мощность струйного насоса;
N1 = Q1H1γ – затраченная мощность.
α и β – рассмотренные выше коэффициенты.

Как уже упоминалось выше, КПД струйных насосов невелик, и обычно лежит в пределах 0,15. 0,25.

Приближенно расход рабочей жидкости, который необходимо подать к соплу струйного насоса, можно определить по формуле:

Расчет струйных насосов при заданных значениях QO , Q1 , H и H1 сводится к нахождению оптимальных размеров сопла, камеры смешения и диффузора.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector