Расчет коэффициента инжекции струйного насоса

Для создания частичной циркуляции нагреваемой воды через пластинчатый теплообменник и за счет этого повышения интенсивности теплообмена в лабораторной установке предусмотрен струйный насос (инжектор).

Общий вид струйного насоса представлен на рис. 9.

Струйные насосы нашли широкое распространение в технике. Они чрезвычайно просты, надежны в работе и практически не требуют текущего обслуживания.

Принцип действия их состоит в том, что рабочая жидкость под давлением Р_р подается в сопло 1 эжектора, а затем в виде высокоскоростной струй последовательно проходит внутреннюю полость 3, камеру смешения 4 и диффузор 5. За счет разрежения, создаваемого высокоскоростной струей рабочей жидкости, а также сил вязкостного трения во внутреннюю полость эжектора 3 через патрубок 2 подсасывается инжектируемая жидкость. Далее обе жидкости смешиваются в камере смешения 4 и поступают в диффузор 5. В диффузоре происходит плавное снижение скорости и преобразование кинетической энергии струй жидкости в потенциальную энергию давления.

Одной из важнейших характеристик струйных насосов является коэффициент инжекции (u). Он показывает отношение количества инжектируемой (подсасываемой) эжектором воды (V_И.В.)к количеству поступающей в сопло насоса рабочей жидкости (V_Н.В.).

 

5

4

3

2

1

Смешанный поток:VС; Pс

Инжектируемый поток: VИВ; Pи

Рабочий поток: VНВ; Pp

Рис. 9. Общий вид эжектора (струйного насоса):

1 – сопло; 2 – патрубок для инжектируемой жидкости; 3 – внутренняя

полость эжектора; 4 – камера смешения; 5 – диффузор

 

Исходные данные для расчета объемного коэффициента инжекции (u_расч)

Р_Н.В. – давление рабочего потока воды перед соплом струйного насоса, кПа;

Р_И.В. – давление инжектируемого потока воды, кПа;

Р_С.В. – давление смешанного потока воды после струйного насоса, кПа.

 

Порядок расчета

1. Определим абсолютный перепад давления между рабочим и инжектируемым потоками воды составляет:

DР_р = Р_Н.В. – Р_И.В. (27)

2. Перепад давления, создаваемый струйным насосом:

DР_с = Р_С.В. - Р_И.В. (28)

3. Расчетный коэффициент инжекции может быть рассчитан по эмпирической формуле:

, (29)

где

;

;

;

; и – коэффициенты скорости струйного насоса, которые характеризуют гидравлические потери и зависят от качества выполнения и тщательности сборки насоса соответственно равны 0,92; 0,96 и 0,85;

– коэффициент скорости входного участка в насос, равный 0,925;

n – опытный коэффициент для данной конструкции струйного насоса, равный 1,082.

4. Опытный коэффициент инжекции струйного насоса (u_оп)определяется по формуле:

, (30)

где V_ИВ и V_НВ – объемный расход инжектируемой струйным насосом воды и расход нагреваемой воды, поступающей в сопло струйного насоса, соответственно.

Эти расходы берутся из показаний соответствующих счетчиков-расходомеров, имеющихся на лабораторной установке.

5. После этого сравнивают полученные значения u_расч и u_оп и рассчитывают величину их относительного расхождения (К_Р):

К_Р = .

 

Отчет о работе должен включать в себя:

– цель и содержание работы;

– схему лабораторной установки;

– краткое описание лабораторного стенда и эксперимента;

– расчеты определяемых величин, таблицы с опытными и расчетными результатами;

– выводы.

 

Контрольные вопросы к лабораторной работе

14. Порядок выполнения работы.

15. Способы передачи тепла. Теплоотдача и теплопередача.

16. Тепловой баланс.

17. Уравнения Фурье и Ньютона, основное уравнение теплопередачи.

18. Физический смысл и размерности коэффициентов l, a, К. Ориентировочные значения коэффициентов l и a. Влияние коэффициентов теплоотдачи на коэффициент теплопередачи.

19. Основные и производные критерии тепловых процессов, обобщенное критериальное уравнение.

20. Вид критериальных зависимостей для различных случаев теплоотдачи.

21. Средняя движущая сила тепловых процессов, её определение при прямотоке, противотоке, смешанном токе, выбор взаимного движения теплоносителя.

22. Порядок проектного и поверочного расчета теплообменных аппаратов.

23. Основные теплоносители и хладагенты. Требования, предъявляемые к теплоносителям.

24. Способы нагревания и охлаждения.

25. Конструкции пластинчатых теплообменников (применение, сравнение, особенности, преимущества и недостатки).

26. Назначение и принцип действия струйных насосов.

27. Объяснить характер влияния циркуляции нагреваемой воды на величину средней движущей силы и коэффициента теплопередачи в пластинчатом теплообменнике.