Ejector extern mai mic de 2 inchi. Ejector pentru o stație de pompare: principiu de funcționare, dispozitiv, reguli de instalare

curs: "Hidrogasdinamica"

pe tema: „Calculul unui ejector de gaz”

Rybinsk 2005

Sul simboluri 4

1 Informații teoretice 5

1.1 Scopul și schemele ejectoarelor 5

1.2 Fluxul de lucru al ejectorului 9

1.3 Calculul ejectorului de gaz 18

1.4 Formule aproximative pentru calcularea ejectorului 31

2 Exemplu de calcul al ejectorului de gaz 35

2.1 Sarcina 35

2.2 Calculul parametrilor de funcționare 35

2.3 Calculul parametrilor geometrici 38

3. Opțiuni pentru sarcini 40

Referințe 42

Lista de simboluri

Р - presiune, Pa;

n este coeficientul de ejectie;

w este viteza, m/s;

G este debitul de gaz, kg/s;

Q—flux de căldură, W;

E este energia cinetică a gazului, J;

Pierderi de energie cinetică, J;

- raportul dintre suprafețele secțiunilor de evacuare ale duzelor pentru gazele ejectate și ejectate;

f este gradul de expansiune al difuzorului;

σ D este coeficientul de conservare a presiunii totale;

 - raportul de temperatură al debitelor ejectate și ejectate;

с р este capacitatea termică a gazului, J/kgK;

T - temperatura gazului, K;

F - suprafata, m 2;

 - debit redus;

 0 este raportul dintre presiunea totală a gazului ejectat și presiunea totală a gazului ejectat;

k este exponentul adiabatic.

Indicele

1 este parametrul gazului ejectat;

2 este parametrul gazului de evacuare;

3 – parametrul amestecului de gaze;

cr este parametrul din secțiunea critică;

Superscripte

* - parametru de frânare.

1 Informații teoretice

1.1 Scopul și schemele ejectoarelor

Un ejector de gaz este un aparat în care presiunea totală a unui flux de gaz este crescută prin acțiunea unui jet al altui curent cu presiune mai mare. Transferul de energie de la un curent la altul are loc prin amestecarea lor turbulentă. Ejectorul are un design simplu, poate funcționa într-o gamă largă de parametri de gaz, vă permite să reglați cu ușurință fluxul de lucru și să comutați de la un mod de funcționare la altul. Prin urmare, ejectoarele sunt utilizate pe scară largă în diverse domenii ale tehnologiei. În funcție de scop, ejectoarele sunt realizate în moduri diferite.

Orez. 1. Schema unui tunel de vânt cu ejector: 1 - cilindru de aer comprimat, 2 - ejector, 3 - partea de lucru a conductei.

Deci, în cel prezentat în fig. În diagrama tunelului de vânt 1, ejectorul acționează ca o pompă care vă permite să furnizați o cantitate mare de gaz cu o cantitate relativ mică de gaz. presiune ridicata datorită energiei unei cantităţi mici de gaz de înaltă presiune. Cilindrul (1) contine aer la o presiune mai mare decat este necesara functionarii conductei. Cu toate acestea, cantitatea de aer comprimat este mică, iar pentru a asigura o funcționare suficient de lungă a țevii, aer comprimat este eliberat în ejector (2), unde este amestecat cu aerul atmosferic, care este aspirat de ejector prin lucru. parte a conductei (3). Cu cât presiunea aerului comprimat este mai mare, cu atât mai mult aer atmosferic poate fi pus în mișcare la o viteză dată. Adesea, un ejector este folosit pentru a menține un flux continuu de aer într-o conductă sau încăpere și astfel acționează ca un ventilator. Un exemplu este schema standului pentru testarea motoarelor cu reacție prezentată în (Fig. 2). Jetul de gaze de eșapament care curge din duza cu jet aspiră aer din mină (1) în ejectorul (3), asigurând astfel ventilația încăperii și răcirea motorului (2). În acest caz, gazele fierbinți sunt amestecate cu aerul atmosferic, ceea ce reduce temperatura gazului din arborele de evacuare (4) și îmbunătățește condițiile de funcționare a dispozitivelor de evacuare (tobe de eșapament etc.).

Orez. Fig. 2. Schema standului pentru testarea motoarelor cu turboreacție: 1 - arbore de admisie, 2 - motor pe echilibru, 3 - ejector, 4 - arbore de evacuare.

În multe cazuri, ejectorul este folosit ca un aspirator pentru a crea o presiune redusă într-un anumit volum. Acesta este, de exemplu, scopul ejectorului în sistemele de condensare ale centralelor electrice cu abur. Pentru a crește puterea unui motor cu abur sau a unei turbine, este necesar să se mențină o presiune cât mai mică în condensator, de unde este eliberat aburul de evacuare. Ejectorul (Fig. 3) creează vidul necesar datorită faptului că particulele de abur și aer din condensator sunt preluate și transportate de un jet de înaltă presiune de abur sau apă. În tehnologia vacuumului, ejectoarele cu o schemă similară, care funcționează pe vapori de mercur, sunt folosite pentru a crea o rarefacție profundă de ordinul a milioane de atmosferă.

Un exemplu de utilizare cu succes a proprietăților ejectoarelor este utilizarea lor în rețelele de colectare a gazelor. Sursele (puțurile) de gaze naturale situate în aceeași zonă pot produce gaze de diferite presiuni. Dacă pur și simplu le conectați la o linie comună, atunci presiunea din linie trebuie să fie redusă ușor sub presiunea celei mai joase surse de presiune. Debitul de gaz din puțurile de joasă presiune va fi în acest caz mic din cauza căderii mici de presiune, iar energia presiunii gazului din puțurile de înaltă presiune va fi irosită la extinderea (strângerea) la presiunea din conducta comună. Pentru utilizarea eficientă a tuturor surselor, se recomandă conectarea puțurilor de joasă presiune la rețea folosind un ejector, în care presiunea gazului de joasă presiune este crescută datorită energiei unei părți a gazului din puțurile de înaltă presiune. . Ejectorul în acest caz este un compresor. În acest fel, este posibilă creșterea simultană a presiunii gazului în principal, creșterea productivității puțurilor de joasă presiune și conectarea unor astfel de surse de gaz la rețea, care, din cauza presiunii scăzute, sunt neprofitabile de utilizat atunci când sunt pur și simplu combinate într-un rețea comună.

Orez. 3. Schema ejectorului unității de condensare a aburului: 1 - abur de înaltă presiune, 2 - abur din condensator.

Mai jos vom lua în considerare o altă posibilă zonă de utilizare a proprietăților ejectorului, și anume creșterea forței jetului prin amestecarea aerului exterior cu jetul de gaz care curge din duza unui motor cu reacție.

Indiferent de scopul ejectorului, acesta conține întotdeauna următoarele elemente structurale: o duză de gaz de înaltă presiune (ejectare) (1), o duză de gaz de joasă presiune (ejectată) (2), o cameră de amestec (3) și, de obicei, un difuzor (4) (Fig. 4) .

Scopul duzelor este de a aduce gaze la intrarea în camera de amestec cu pierderi minime. Amplasarea duzelor poate fi ca în fig. 4 (debitul de ejectare este în interior, iar debitul de ejectat este de-a lungul periferiei camerei) și curgerea inversă (Fig. 1), când gazul de evacuare este furnizat camerei prin duza inelară exterioară. Pentru a reduce lungimea camerei de amestecare, unul sau ambele fluxuri pot fi împărțite în mai multe jeturi, ceea ce necesită o creștere corespunzătoare a numărului de duze. Dispunerea reciprocă, numărul și forma duzelor, totuși, nu au un efect semnificativ asupra parametrilor finali ai amestecului de gaze. Ceea ce este important este doar raportul dintre valorile secțiunilor transversale ale fluxurilor de gaze ejectate și ejectate la intrarea în cameră, adică raportul dintre suprafețele totale ale duzelor.

Dacă scăderea de presiune în duza de ejectare a gazului depășește semnificativ valoarea critică, atunci într-un număr de cazuri se dovedește a fi avantajoasă utilizarea unei duze supersonice. În același timp, parametrii ejectorului în modul de proiectare pot fi îmbunătățiți.

Cu toate acestea, chiar și la rapoarte mari de presiune supercritică, este posibil să se utilizeze un ejector cu o duză neexpandabilă, în care viteza de curgere a gazului de evacuare nu depășește viteza sunetului. Un astfel de ejector este denumit în mod obișnuit ejector de sunet. Acesta este cel mai comun tip de ejector, care funcționează eficient într-o gamă largă de parametri ai gazului.

Orez. Fig. 4. Schema schematică a ejectorului: 1 - duza gazului ejectat, 2 - duza gazului ejectat, 3 - camera de amestec, 4 - difuzor.

Camera de amestecare poate fi cilindrică sau are o zonă în secțiune transversală variabilă pe lungime. Forma camerei are un efect vizibil asupra amestecării gazelor. Prin urmare, deși mai jos vom lua în considerare în principal ejectoarele cu o cameră de amestec cilindrică, vom vorbi și despre principiul calculării ejectoarelor cu o cameră de secțiune transversală variabilă.

Lungimea camerei este aleasă astfel încât procesul de amestecare a fluxurilor să fie aproape terminat în ea, cu toate acestea, este cât mai scurt posibil pentru a nu crește pierderile hidraulice și a reduce dimensiunile totale ale ejectorului.

În ejectorul prezentat în Fig. 4, secțiunea de evacuare a duzelor coincide cu secțiunea de intrare a camerei de amestec cilindrice. Metodele existente pentru calcularea ejectorului sunt concepute special pentru o astfel de schemă, așa că va fi luată în considerare în viitor. Cu toate acestea, în practică, duzele sunt adesea situate la o anumită distanță de secțiunea de intrare a camerei. Deci, de exemplu, duza motorului de pe suport (Fig. 2) nu poate fi plasată în secțiunea de admisie a camerei cilindrice a ejectorului, deoarece rarefacția existentă în această secțiune va modifica distribuția presiunii pe suprafața exterioară a duzei. , care va introduce o eroare în valoarea împingerii jetului măsurată. Difuzorul este instalat la ieșirea din camera de amestec în cazurile în care este de dorit să crească presiunea statică a amestecului de gaz la ieșirea din ejector sau când este de dorit să se obțină o presiune statică scăzută în camera de amestec și în secțiunea de intrare a ejectorului la o anumită presiune de ieșire.

Trebuie remarcat faptul că ejectorul poate funcționa și fără difuzor. În acest caz, secțiunea de capăt a camerei de amestecare este și secțiunea de ieșire a ejectorului. Uneori, în locul unui difuzor, la ieșirea din camera de amestec este instalată o duză convergentă sau o duză Laval. Acest lucru este util atunci când scopul final este accelerarea fluxului de gaz după amestecare. Deci, de exemplu, în diferite scheme de motoare cu reacție bypass, fluxurile de gaz care părăsesc circuitele sunt amestecate într-o cameră comună și apoi curg în atmosferă printr-o duză cu jet comună de tip subsonic sau supersonic.

Dacă doriți, puteți echipa casa cu alimentare autonomă cu apă aproape peste tot. Aceasta este doar problema principală este adâncimea panza freatica. Dacă oglinda de apă din fântâna pregătită se află la nivelul de 5-7 metri, atunci nu există probleme deosebite, puteți folosi aproape orice tip de pompă potrivită în ceea ce privește performanța și consumul de energie. Situația este diferită la fântâni, unde apa începe mult mai adânc. În acest caz, ejectorul pentru stație de pompare.

Limitele naturale pentru a crea munca Presiunea atmosferică, presiunea coloanei de apă și rezistența elementelor stației de pompare în sine. Pentru a ridica apa de la o adâncime mare, este necesar să se folosească pompă submersibilă sau crește semnificativ greutatea și dimensiunile echipamentului, din care devine pur și simplu incapacitat și consumă o cantitate imensă de energie. Pentru a evita astfel de probleme, este necesar să se faciliteze ridicarea apei prin mijloace suplimentare, să o împingă spre suprafață, pentru care este nevoie de un ejector.

Principiul de funcționare

Ejectorul este un dispozitiv foarte simplu din punct de vedere structural. Se compune din următoarele componente principale:

• duză;
• camera de aspiratie;
• mixer;
• difuzor.

Duza este o conductă de ramificație, al cărei capăt are o îngustare. Lichidul care iese din duză accelerează instantaneu, scăpând din ea cu viteză mare. Conform legii lui Bernoulli, un flux de fluid cu viteze mari exercită o presiune mai mică asupra mediu inconjurator. Un jet de apă din duză intră în mixer, unde creează un vid semnificativ de-a lungul limitelor sale.

Sub acțiunea acestui vid, apa din camera de aspirație începe să curgă în mixer. În plus, fluxul de lichid combinat prin difuzor intră mai departe prin conducte.

De fapt, în ejector are loc un transfer de energie cinetică de la un mediu cu o viteză mai mare la un mediu cu o viteză mai mică. Cum poate fi folosit în combinație cu o pompă?

Ejectorul este inclus în conducta de la puț până la pompă. O parte din apa pe care o ridică la suprafață se întoarce înapoi în puț la ejector, formând o linie de recirculare. Scăpând cu viteză mare din duză, ia o nouă porțiune de apă din puț, oferind vid suplimentar în conductă. Ca rezultat, pompa cheltuiește mai puțină energie pentru a ridica fluidul de la adâncimi mari.

Cu o supapă instalată în linia de recirculare, este posibilă reglarea volumului de apă care curge înapoi în sistemul de admisie a apei și, astfel, reglarea eficienței întregului sistem.

Excesul de lichid, neutilizat în recirculare, este furnizat de la pompă către consumator, determinând productivitatea întregii stații. Drept urmare, vă puteți descurca cu un motor mai mic și o piesă de pompare mai puțin masivă, care va dura mai mult și va consuma mai puțină energie.

De asemenea, ejectorul ușurează pornirea sistemului, un volum relativ mic de apă este capabil să creeze un vid suficient în conductă și să inițieze admisia inițială de apă, astfel încât pompa să nu funcționeze mult timp în gol.

Dispozitiv și tipuri de stații

Stațiile de pompare pot fi echipate cu un ejector în două moduri. În primul, este structural parte a pompei și este intern. În al doilea caz, este implementat ca un nod extern separat. Alegerea aspectului depinde de cerințele pentru stația de pompare.

Ejector încorporat

În același timp, admisia de apă pentru recirculare, precum și crearea de presiune în ejector, este creată în pompa însăși. Acest aranjament permite reducerea dimensiunilor instalației.

Pompa cu ejector intern nu este practic susceptibilă la prezența suspensiei sub formă de nisip și nămol. Nu este necesară filtrarea apei care intră.

Stația este folosită pentru a extrage apă de la o adâncime de până la 8 metri. Creează suficientă presiune pentru a oferi o fermă mare, unde apa este folosită în principal pentru irigare.

Dezavantajul ejectorului intern este nivel ridicat zgomot în timpul funcționării. Instalarea sa se face cel mai bine în afara unei clădiri rezidențiale, cel mai bine într-o cameră de utilitate separată.

Motorul electric este ales în mod evident mai puternic, astfel încât să poată asigura și un sistem de recirculare. Cu toate acestea, această comparație este relevantă numai într-o situație cu o adâncime a puțului de până la 10 metri. La adâncimi mai mari, pompele cu ejector pur și simplu nu au alternativă, cu excepția poate doar de tip submersibil, pentru care este necesară echiparea unui puț cu un diametru mare.

Ejector de la distanță

Cu un dispozitiv de evacuare la distanță, un rezervor suplimentar este instalat separat de pompă, în care intră apa. Creează presiunea necesară pentru funcționare și vid suplimentar pentru a ușura sarcina pompei. Ejectorul în sine este conectat în partea submersibilă a conductei. Pentru funcționarea sa, este necesar să se așeze două țevi în puț, ceea ce impune unele restricții cu privire la diametrul minim admisibil.

Astfel de solutie constructiva reduce eficiența sistemului la 30-35%, totuși, vă permite să extrageți apă din fântâni adânci până la 50 de metri și, de asemenea, reduce semnificativ zgomotul stației de pompare în funcțiune.

Poate fi amplasat direct in casa, de exemplu la subsol. Distanța de la puț poate fi de până la 20-40 de metri fără a reduce eficiența. Astfel de caracteristici determină popularitatea pompelor cu ejector extern. Toate echipamentele sunt amplasate într-un singur loc pregătit, ceea ce crește durata de viață, este mai ușor să efectuați întreținerea preventivă și să configurați sistemul.

Conexiune

În cazul unui ejector intern, dacă acesta este inclus în proiectarea pompei în sine, instalarea sistemului nu este mult diferită de instalarea fără pompa de evacuare. Este suficient doar să conectați conducta de la puț la admisia de aspirație a pompei și să echipați linia de presiune cu echipamente aferente sub forma unui acumulator hidraulic și automatizare care va controla funcționarea sistemului.

Pentru pompele cu ejector intern, în care este fixat separat, precum și pentru sistemele cu ejector extern, se adaugă doi pași suplimentari:

• fiind așezat conductă suplimentară pentru recirculare de la conducta de presiune a statiei de pompare la admisia ejectorului. Conducta principală este conectată de la aceasta la aspirația pompei.
• O conductă de ramură cu o supapă de reținere și un filtru grosier pentru extragerea apei din puț este conectată la aspirația ejectorului.

Dacă este necesar, în linia de recirculare este instalată o supapă pentru reglare. Acest lucru este benefic mai ales dacă nivelul apei din puț este mult mai ridicat decât pentru care este proiectată stația de pompare. Puteți reduce presiunea în ejector și astfel crește presiunea în sistemul de alimentare cu apă. Unele modele au o supapă încorporată pentru această setare. Amplasarea și metoda de reglare a acestuia sunt indicate în instrucțiunile pentru echipament.

Ejectorul este un aparat cu jet în care se efectuează procesul de injecție, care constă în transferul energiei cinetice a unui curent către altul prin contact direct (amestecare).

Model:„EJ-2”.

Preț poliamidă: 15.000,00 ruble.

Preț oțel inoxidabil: 25.000,00 ruble.

Performanta la apa: 2 m 3 / oră.

Performanța aerului: 0,4-0,8 m 3 / oră.

Dimensiuni de conectare la intrare-ieșire a apei: 1".

Dimensiunile de conectare ale fitingului de gaz: 1/2".

Cum funcționează un ejector

Fluxul de lucru (apa) este alimentat sub presiune în ejectorul cu jet de apă către duza convergentă. În duză, presiunea apei scade și viteza crește. Jetul care iese din duză creează un vid în camera de aspirație și antrenează mediul injectat (gaz). Pentru a evita o scădere bruscă a presiunii și a vitezei de la camera de aspirație la camera de amestec, este prevăzut un dispozitiv de confuzie. După trecerea prin confuzor, fluxurile a două medii intră în camera de amestecare.

Ultimul element al ejectorului este un difuzor - este conceput pentru a crește presiunea fluxului mixt și a reduce viteza acestuia. La ieșirea difuzorului, avem un flux de două medii mixte.