ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУЙНЫХ НАСОСОВ

Характеристикой струйного насоса называют графическую зави­симость H и η от суммарной подачи Q_c = Q + Q _p (рис. 57, а). Напор насоса падает с увеличением Q_c, а к.п.д. достигает максимального значения при некотором значении Q_c.

Безразмерная характеристика представлена на рис. 57, б. Безразмерные характеристики для геометрически подобных насосов (с одинаковым значением k_c при Re ≈ 10⁶) одинаковы. С уменьшением Re h уменьшается, причем относительное уменьшение h, т. е. dh: h' (где h' — относительный напор при Re ≈10⁶), не зависит от q, a является только функцией числа Рейнольдса. Безразмерные характеристики для значений k_c представляют собой так называемую универсальную безразмерную характеристику (рис. 58) с главной огибающей кривой h = f (q) напорных характеристик. Эта огибающая объединяет режимы с максимальным значением к. п. д. Кривая построена по результатам многочисленных опытов. Каждой точке огибающей соответствует одна характеристика насоса при k_c = const. Насос с этим значением k_c является оптимальным, как установлено многочисленными опытами, удовлетворительно подтверждающими теоретические вы­воды.

Для определения оптимальных соотношений размеров проточной части на универсальной характеристике нанесены кривые k_c = f (q) и L_K/d₂ = f (k_c), а также кривая коэффициента расхода струйного на­соса μ_с = f (q).

На рис. 58 изображены три характеристики для различных значе­ний Re, которые охватывают большинство практических случаев.

При расчетах задаются различными исходными данными:

1) пусть заданы подача и напор, определяющие один из потоков Н_р и Q_p или Н и Q. В этом случае h и q не связаны между собой и выбор их свободен. Их следует принять по огибающей кривой для максимальных значений к. п. д. Эта область находится в диапазоне q = 0,6 ÷1,2. Задавшись значением q, определяют h, а по q и h находят геометрические параметры насоса;

2) заданы три размерных показателя, следовательно, определено h или Q. Для получения максимально возможного к. п. д. насоса в этом случае необходимо взять недостающую величину с огибающей кривой. По известным q и h cуниверсальной безразмерной характеристики снимают k_c и μ_c, по которым можно определить недостающие размерные параметры. Затем определяют размеры проточной части насоса: d₁ из формулы

d₂ из формулы

и, наконец, L_к≈ (6 ÷ 10)d₂

Сопло рабочей жидкости и вход в камеру смешения выполняют в виде плавных сходящихся конусоидальных насадок. Удаление сопла от начального сечения /—/ (см. рис. 54) приводит к снижению к. п. д., поэтому не следует размещать сопло далеко от входа. Однако при малых размерах струйного насоса относительная толщина стенок сопла оказывается большой, что загромождает вход в камеру смешения и приводит к ухудшению кавитационных качеств насоса. Поэтому на универсальной характеристике приведены две кривые: μ_с = f (q), соответствующие значениям 0 < l_c / d₁ < 0,5, характерным для больших насосов, и l_c / d₁ ≥ 1,5 — для малых насосов. В последнем случае значение μ_с практически постоянно.

Приведенные характеристики действительны, если обеспечивается бескавитационная работа насоса. Кавитация приводит к уменьшению напора струйного насоса. Она начинает развиваться вблизи входа в камеру смешения и сечения /—/ (см. рис. 54), где давление жидкости минимально. Срыв работы насоса (резкое падение напора и к. п. д. при неизменной подаче) наблюдается при распространении зоны кавитации в основной участок камеры смешения (справа от сечения //—//). Кавитационный запас Δh_ср, соответствующий срыву работы, равен

(100)

где σ_ср — кавитационный коэффициент;

λ^кр — число кавитации.

Значение λ^кр зависит от геометрической формы входа в камеру смешения и от коэффициента расхода μ_с. Для оптимальных режимов геометрически подобных струйных насосов значение μ_с изменяется мало. Поэтому λ^кр для оптимальных режимов изменяется в узких пределах: 1,23 — 1,43. По известному значению и уравнению (100) легко определить Δh_ср. Чтобы не происходило снижения характеристики вследствие кавитации, значение h_ср должно быть меньше кавитационного запаса, определенного по формуле (72).

СТРУЙНЫЕ НАСОСЫИ ВОЗДУШНЫЕ КОМПРЕССОРЫ(Колесников)

СТРУЙНЫЕ НАСОСЫИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ Особенностью насоса этого принципа действия является его устройство, которое не имеет ни одной движущейся детали, что значительно увеличивает надежность его в работе по сравнению с рассмотренными насосами. В зависимости от назначения струйного насоса в качестве рабочей жидкости могут служить вода, смазочное масло, водяной пар, воздух и т. п., причем давление рабочей жидкости редко превышает 10—15 кгс/см² для воды и 15—25 ата — для водяного пара.

Эжекторы являются насосами низкого давления и могут работать водой и паром. Инжекторы, представляющие насосы высокого давления, применяются на cyдах только паровые.

По типу рабочей жидкости струйные насосы подразделяют на водоструйные и пароструйные, а при присоединении их к обслуживаемому объекту — на эжекторы (всасывающий патрубок) и инжекторы (нагнетательный патрубок).

Принцип действия эжекторов и инжекторов основан на постоянстве суммарной потенциальной и кинетической энергии. Согласно уравнению

Д. Бернулли для идеальной жидкости, сумма энергий z + ρ/γ + v²/2g = сonst. За счет увеличения скоростной энергии v²/2g уменьшается статический напор и образуется разрежение, необходимое для всасывания воздуха и перекачиваемой жидкости. Это преобразование осуществляется в сопле. Для обратной трансформации энергии с целью повышения напора нагнетания используется диффузор, в котором за счет уменьшения скоростного напора возрастает напор смеси рабочей жидкости.

(По этой причине струйные насосы иногда называют струйными аппаратами.)

Мощность струйного насоса (кгс-м/с) выражается в подаче жидкости Q₂γ на высоту полезного напора Н₁ N =HQ₂γ;

мощность, затрачиваемая насосом, N₁ = (h + H)Q₁γ.

Тогда к.п.д. эжектора

Коэффициентомэжекции называют отношение расходов всыпаемой жидкости Q₂ и рабочей жидкости Q₁

Для стационарных установок к. п. д. эжектора η_эж =0,25.

В приведенных выше формулах γ — плотность воды.

Рабочие параметры струйных насосов колеблются в весьма широких пределах ввиду того, что область использования насосов очень велика. Так, судовые водо-водяные эжекторы имеют следующие параметры: подачу 10—400 т/ч, напор до 15 м вод. ст., высоту всасывания 6 м вод. ст., давление рабочей воды перед соплом 8—16 кгс/см². Благодаря большей способности к сухому всасыванию, струйные насосы широко применяются каквоздушные насосы главных паротурбинных установок, т. е. к главные паровые эжекторы, подача которых по сухому воздуху достигает 100 кг/мин при давлении рабочего пара около 30 ата давление в конденсаторе может доходить до 0,04 ата.

Для осушения отсеков, не имеющих приемных отростков осушительной системы, применяют переносные водоструйные насосы типа ПЭЖ (рис. 57). Корпус 3 эжектора, сварной из листовой меди, имеет форму диффузора с угловым всасывающим патрубком 7, отверстие которого закрывается колпачком 6 с цепочкой.Слева в корпус вставлено латунное сопло 2 (в последних выпусках сопла изготовлены из пластмассы) с полугайкой 1. Для присоединения отводящего шланга имеется гайка 4 на нагнетательном патрубке 5. При подаче рабочей жидкости (воды) от пожарной магистрали обеспечивается поступление откачиваемой жидкости через всасывающий патрубок 7.

Значения η_эж составляют 16—18% (у лучших стационарных эжекторов — 20%). Низкий к. п. д. эжектора — основной его недостаток, но с этим в связи с обычной кратковременностью eго работы часто не считаются. Широкое распространение эжекторы получили благодаря их бесспорным положительным качествам: большой надежности и долговечности (вследствие отсутствия трущихся частей), способности перекачивать сильно загрязненные жидкости, способности сухого всасывания, быстроте пуска, равномерной подаче, бесшумности работы, малым габаритным размерам и массе, простоте изготовления, способности создавать большое разрежение и возможности работать в затопленном состоянии. При подготовке к действию установки, обслуживаемой пароструйным воздушным эжектором, сначала вводится в действие его последняя ступень: вторая у двухступенчатого и третья у трехступенчатого эжектора. В дальнейшем для создания более глубокого разрежения включаются последовательно вторая и первая ступени. При наличии двух пароструйных эжекторов, один из которых резервный, для ускорения создания разрежения можно включить в действие одновременно на параллельную работу оба эжектора.

При подготовке эжектора к действию следует открыть клапаны на трубопроводе охлаждающей воды (конденсата) и убедиться в поступлении воды к охладителям эжекторов; открыть запорный клапан на паровом трубопроводе к эжекторам и продуть паропровод; поднять давление рабочего пара перед соплами до нормального; убедившись, что эжектор поддерживает вакуум, медленно открыть приемный клапан отсоса паровоздушной смеси.

Во время работы эжектора необходимо следить за поддержанием вакуума и нормального давления пара, который не должен быть перегретым или влажным. Необходимо следить также за поддержанием необходимой температуры охлаждающей воды (конденсата) и за выходом воздуха (паровоздушной смеси) из атмосферной трубы, контролировать работу системы удаления конденсата из охладителей эжекторов. При отказе (запаривании) (следствие перегрева охладителя эжектор отключают и, дав ему охладиться, снова вводят в действие. Если это не обеспечивает нормальную работу эжектора, необходимо проверить правильность установки сопла по отношению к диффузору — расстояние от выходного сечения сопла до горла диффузора, которое должно соответствовать данным заводской инструкции, а также центровку сопла по отношению к диффузору.

При выключении эжектора из действия необходимо: закрыть приемный клапан паровоздушной смеси; выключить вначале первую ступень, затем вторую, а у трехступенчатого эжектора—третью ступень; закрыть клапан на подводе рабочего пара и после охлаждения эжекторов закрыть приемные и отливные клапаны на трубопроводе охлаждающей воды.

Эксплуатация водоструйных эжекторов по сравнению с пароструйными воздушными имеет некоторые особенности:

-при подготовке водоструйного эжектора к действию необходимо открыть запорные клапаны на трубопроводе рабочей жидкости и у всасывающего патрубка;

-во время работы эжектора необходимо следить за поддержанием необходимого давления жидкости, не допускать повышения противодавления (напора) выше указанного в заводской инструкции;

-при обслуживании переносных эжекторов нельзя допускать наличия заломов на приемных и отливных шлангах;

-при ненормальной работе эжектора (уменьшении подачи или снижении напора) необходимо проверить в первую очередь давление рабочей воды и отсутствие подсосов и закупорок во всасывающей магистрали. Далее необходимо проверить соосность — расстояние между выходными кромками сопла и диффузора, как это указывалось для пароструйных воздушных эжекторов;

-при выключении из действия эжектора необходимо закрыть запорные клапаны на трубопроводе рабочей жидкости и на всасывающем трубопроводе, а также клапан на отливном трубопроводе.