СТРУЙНЫЕ НАСОСЫ

Насосы, которые работают путем непосредственной передачи энергии от струи рабочего тела перекачиваемой жидкости, называ­ются струйными.

Независимо от конструкции и назначения каждый струйный насос (рис. 2.10) имеет: сопло 1, в котором потенциальная энер­гия рабочего тела преобразуется в кинетическую энергию; прием­ную камеру 2, в которую подсасывается перекачиваемая жидкость; камеру смешения 3, где энергия частиц потока рабочей жидкости передается частицам перекачиваемой жидкости, которая при этом вовлекается в движение; диффузор 4, служащий для преобразова­ния кинетической энергии потока рабочей и перекачиваемой жид­кости в энергию давления.

Таким образом, принцип действия струйного насоса не требует наличия в его конструкции подвижных частей, а, следовательно, и смазки. Большие скорости, как рабочего тела, так и смеси его с перекачиваемой жидкостью, обеспечивают небольшие размеры на­сосов при перемещении больших объемов перекачиваемой жидко­сти или газа.

При соответствующих свойствах рабочего и перекачиваемого тел насосы могут работать в любой среде, например в затопленном помещении. Струйные насосы легко управляются как дистанцион­но, так и автоматически. К недостаткам этих насосов следует от­нести малую экономичность и зависимость от источника, сообщаю­щего энергию рабочему телу.

Процесс обмена энергией между частицами струи рабочего тела и частицами перекачиваемой жидкости, процесс последующего пре­образования кинетической энергии потока образующейся смеси в потенциальную энергию и особенности конструктивного выпол­нения основных частей струйного насоса зависят, прежде всего от агрегатного состояния рабочего и перекачиваемого тел. Поэтому агрегатное состояние этих тел служит первым признаком для клас­сификации струйных насосов на насосы с однородным агрегатным состоянием вещества и насосы с разнородным агрегатным состоя­нием вещества.

Рис. 2.10.Принципиальная схема струйного насоса

Насосы с однородным состоянием вещества делятся на жид-костно-жидкостные и газо-газовые, а насосы с разнородным агре­гатным состоянием тел — на жидкостно-газовые и газожидкост­ные. Обычно эти два признака совмещаются и одновременно уточ­няются (например, водо-водяной струйный насос, паровоздушный струйный насос и т. д.).

Как и для других типов насосов, классификация струйных насо­сов уточняется по назначению, конструктивным признакам и т. п.

В системах жизнеобеспечения распространение получили водо-водяные и пароэжекторные струйные насосы; область применения тех и других вытекает непосредственно из их свойств.

Водо-водяные струйные насосы широко используются в систе­мах теплоснабжения, водопенного пожаротушения и водоосушения. В этом случае особо важными являются такие их свойства, как высокая готовность к действию, способность работать в затоп­ленном помещении, легкость управления, малые габаритные раз­меры и т. д. При этом экономические характеристики насосов не играют особой роли, так как на первый план выступает требование минимальных размеров и массы.

Пароэжекторные струйные насосы получили широкое распрост­ранение в холодильной технике.

Принципиальное отличие струйных насосов от насосов других типов требует еще одной характеристики для оценки их качества, дополняющей рассмотренные выше. Этой особой характеристикой является коэффициент эжекции и, под которым понимается отно­шение

и=М_вс/М_р,

где М_вс — массовое количество перемещаемого или всасываемого тела, кг/с; М — массовый расход рабочего тела, кг/с.

Коэффициент эжекции служит критерием для сравнения каче­ства организации рабочего процесса и конструктивного исполне­ния струйных насосов, работающих в одинаковых условиях.

Процессы в водо-водяных струйных насосах.Основными про­цессами, происходящими в этих насосах являются: истечение ра­бочей воды из сопла; процессы смешения рабочей и перекачивае­мой воды; процесс повышения давления. Рассмотрим содержание этих процессов.

Истечение рабочей воды из сопла. В соплах потенциальная энергия рабочей воды преобразуется в кинетичес­кую энергию струи воды, вытекающей из сопла. Эффективность работы сопла определяет превращения располагаемой энергии пе­ред соплом в кинетическую энергию струи на выходе из сопла.

Процесс смешения рабочей и перекачи­ваемой воды. Процессы, протекающие в камере смешения водо-водяного струйного насоса, подвергались неоднократным эк­спериментальным исследованиям. Взаимодействие вытекающей из рабочего сопла струи и увлекаемой ею воды осуществляется путем турбулентного обмена импульсами. Вследствие этого скорость и сечение рабочей струи по мере удаления от выходного среза сопла уменьшаются, а объем вовлекаемой в движение воды и ее скорость растут. На некотором расстоянии от выходного среза сопла сме­шение потоков заканчивается, образуется один общий поток с оп­ределенным законом изменения скорости по его сечению. Давле­ние в процессе смешения полагают постоянным на всем участке смешения.

Процесс повышения давления. В расходящейся части диффузора по ходу потока скорость его падает, а давление в потоке растет. Следовательно, кинетическая энергия потока пре­образуется в потенциальную энергию давления жидкости. Процесс преобразования сопровождается потерями, которые определяются по разности напоров потока до и после диффузора, т. е. между сечениями II-II и III-III (рис. 2.10) на основании закона сохра­нения энергии.

Характеристики водо-водяных струйных насосов.В процессе эксплуатации водо-водяных струйных насосов могут изменяться начальное давление рабочей воды, давление нагнетания и давление всасывания, что приводит к изменению коэффициента эжекции и, а следовательно, и подачи струйного насоса.

Оценку влияния изменения перечисленных выше параметров на подачу и напор струйного насоса производят по характеристике Н = f (и), которую получают на основании энергетического ба­ланса (рис. 2.11).

 

Рис. 2.11. Характеристики водо-во­дяных струйных насосов:

1 — высоконапорных; 2 — при умеренных напорах

Повышение начального давления воды приводит к увеличению напора до некоторого предела, по достижении которого из-за рез­кого увеличения потерь в проточной части напор насоса может снизиться.

КПД водо-водяного струйного насоса определяется отношением полезно затраченной энергии, сооб­щенной перекачиваемой жидкости в насосе, к некоторой части подве­денной энергии и выражается фор­мулой

Данная формула показывает, что КПД насоса зависит от каче­ства работы проточной части насоса и условий его работы.

Рассмотрим условия надежности всасывания водо-водяного струйного насоса. Во время работы водо-водяного струйного насо­са часть энергии потока всасываемой жидкости теряется на пре­одоление сопротивлений во всасывающем трубопроводе и полости всасывания насоса. Эти потери энергии невелики, поэтому при рас­смотрении энергетического баланса их не учитывают. Однако при анализе надежности условий всасывания водо-водяного струйного насоса, особенно при существенной высоте всасывания, эти незна­чительные потери могут явиться причиной появления кавитации и срыва работы насоса.

Надежность всасывания водо-водяного струйного насоса зави­сит от тех же факторов, что и надежность всасывания других насо­сов.