Струминні насоси

Принцип дії струминних насосів полягає у передачі кіне­тичної енергії від робочого потоку до перекачуваної рідини, яка має меншу кінетичну енергію. Відбувається це шляхом безпосе­реднього змішання обох потоків, без будь-яких проміжних ме­ханізмів. Залежно від призначення насоса рабоча і перекачувана рідини можуть бути однаковими або різними.

Рідина в струминному насосі (рис. 4.18) під великим тиском по­дається в змішувальну камеру по трубі, що закінчується соплом. Витікаючи із сопла з великою швидкістю, вона захоплює

Рис. 4.18. Схема струминного насоса:

1 – підведення робочої рідини; 2 – насадка; 3 – циліндрична частина насад­ки; 4 – камера змішання; 5 – дифузор

за собою рідину, що заповнює камеру змішання. Звідти загальний потік направляється в дифузор, і за рахунок зменшання швидкості течії в ньому підвищується тиск. Постійне заповнення камери змішання перекачуваної рідини відбувається по всмоктувальному трубопроводу, за рахунок того, що тиск у цій камері стає нижчим, ніж тиск в усмоктувальному трубопроводі. Напір, який створює струминний насос, являє собою різницю питомих енергій у вихідному перетині III–III і у вхідному I–I. Без урахування втрат його можна прирівняти до збільшення енергії на ділянці між перерізами II–II і I–I камери змішання.

Використовуючи рівняння Бернуллі для цих двох перерізів, а та­кож вводячи безрозмірні параметри S = F _кс/ f _с і q=Q/ Q _р, де F _кс і

f _с – відповідно площі поперечного перерізу камери змішання і стру­му, а Q _р – витрата сопла (струму), після ряду перетворень можна одержати вираз:

. (4.13)

За рахунок гідравлічних втрат у приймальній камері, камері змішання і дифузорі дійсний напір струминного насоса буде мен­ше обчисленого за рівнянням (4.13). Цей вираз дозволяє проа­налізувати зміну основних параметрів струминних насосів. З нього зрозуміло, що напір, який розвиває насос пропорційний напорові, із якого рідина підводиться до сопла, тобто v _c²/2 g. Крім того, напір визначається відносною подачею q і геометричним параметром s.

Аналіз приведених залежностей показує, що зі збільшенням по­дачі напір, який розвиває струминний насос, зменшується, а збіль­шення параметра s також спричиняє зменшення напору.

ККД струминного насоса визначається відношенням корисної енергії рідини до підведеної енергії. Це можна визначити таким чином:

Є _p = Q _p rH _p.

Визначити корисну енергію можна по-різному. Якщо струминний насос використовується для відкачування рідини, то корисною є лише та витрата, що надходить по усмоктувальному трубопроводу.

Є _p = Q r H

У цьому випадку ККД струминного насоса:

h = QH /(Q _p H _p)

Дійсні значення ККД, яки досягають на практиці за подібних умов, не перевищують 0,25 – 0,3.

Якщо ж струминний насос використовується для перекачування рідини з однієї ємності в іншу, то корисною є сумарна подача Q+ Q_p і тоді

Є _к = (Q+Q _p) H r,

а вираження для ККД буде мати вигляд:

h = (Q+Q _p) H /(Q _p H _p)

У цьому випадку ККД вище і може досягати значення 0,6–0,7.

Струминний насос дуже простий за конструкцією і доступний для виготовлення в місцевих умовах. Проте варто пом’ятати, що для забезпечення його гарної роботи і високого ККД потрібні правильне підбирання розмірів і ретельне виготовлення насоса. Мають значення має форма сопла, відстань від сопла до камери змішання, форма камери змішан­ня і дифузора.

Відстань між площинамими виходу рідини з насадки і входом її в камеру змішання струмного насоса e= 2 d ₀ (d ₀ –діаметр вихідного от­вору з насадка). Насадок струминного насоса виконується конусним, що плавно переходить у циліндричний переріз із такими розміра­ми:

r =(3–5) d ₀; l =(0,25–0,5) d ₀

де l –довжина циліндричної частини насадка; r – радіус сполучення між циліндричною і конусоїдальною ділянками насадка). Діаметр вихідної циліндричної частини насадка d ₀ (м³/с)

визначають за заданою витратою робочої рідини:

де m – коефіцієнт витрати, який дорівнює 0,96; р – тиск робочої рідини, кг/м²; r– щільність, кг/м³.

Розміри камери змішання мають вплив на ККД струминного насоса. Камера змішання повинна прийняти потоки робочої та перека­чуваної рідини і перетворити їх на єдиний турбулентний потік із ха­рактерним розподілом швидкостей. Камеру смішання рекомендується виконувати циліндричної форми постійного перерізу, довжиною

l _кс = (9 – 12)(d ₁ – d ₀),

де d ₁ – діаметр камери змішання, яеий слід приймати таким, що становить (1,5– 2,5) d _о.

Довжина дифузора

d ₂ – d ₁

l _д = -------,

2 tg a

де d ₂ – діаметр напірного трубопроводу; a – кут конусності дифузора, що дорівнює 4⁰ – 8⁰.

Приведених виразів досить для того, щоб визначити основні розміри струминного насоса. Інші розміри вибирають конструктивно.

Струминні насоси застосовують для заливки насосів перед пуском їх у роботу і підвищення висоти всмоктування насосів; на очисних спорудженнях для відвантаження осадку з пісколовок і нафтолпасток; на водопровідних станціях очистки, для відвантаження і завантаження фільтруючого шару; для зачистки залізничних цистерн і резервуарів.

До достоїнств струминних насосів слід віднести:

відсутність рухомих частин, що забезпечує великий строк служби і надійність роботи насоса;

можливість установлення привода окремо від насоса, тому що робоча рідина може подаватися за декілька десятків або сотень метрів від одного нагнітального насоса до декількох струминних насо­сів;

можливість перекачування дуже забруднених рідин;

безшумність роботи.

До недоліків струминних насосів можна віднести низький ККД (15–27%) і необхідність подачі великої кількості робочої рідини. Досвід експлуатації показує, що кількість робочої рідини в півтора–три рази перевищує кількість перекачуваної рідини, а напір робочої рідини в три–шість разів більше висоти піднімання пере­качуваної рідини.

Струминні насоси (ежектори) широко застосовують для відкачування залишків нафтопродуктів із залізничних цистерн.

Такі насоси можуть використовуватись також для зачищення залізничних цистерн від залишків продуктів, від промивних вод при підготовці цистерн і для відкачування миючих розчинів при зачищенні резервуарів. Струминні насоси виготовляють з металу, що не іскрить, і обов'язково заземлюються.

Дата добавления: 2015-09-06