Конструктивные параметры, обеспечивающие эжекционную способность очистителя смотровых колодцев

Ж.К. Касымбеков д.т.н. профессор КазНТУ

С.С. Амангельдиев к.т.н. КазНИИВ

Т.С. Жусип к.т.н. КазНИИВХ

В разработанной авторами вакуумной установке для очистки смотровых колодцев всасывание и эжектирование происходит с использованием напорно-вакуумного устройства. При это основной задачей теоретических исследований является уточнение и обоснование расчетных положений по определению технологических параметров эжектирования и всасывания водовоздушной смеси с учетом особенностей предложенной схемы очистки смотровых колодцев. Рассматрываемая расчетная схема предлагаемой вакуумной установки показана на ниже приведенном рисунке.

1-рабочее сопло, 2-приемная камера; 3-камера смешения; 4-диффузор; 5-герме-тичная емкость; 6-всасываюший трубопровод; 7-смотровой колодец; 8-нагнета-тельный трубопровод.

Расчетная схема вакуумной установки для очистки смотровых колодцев

Здесь основными элементами установки являются- рабочее сопло 1, приемная камера 2, камера смешения 3, диффузор 4 и герметичная емкость 5. В эжекторном напорно-вакуумном устройстве происходит смешение и обмен энергии двух потоков разных давлений с образованием смешанного потока с промежуточным давлением.

Рабочий поток, выходя из сопла в приемную камеру эжектора с большой скоростью увлекает среду, имеющую перед аппаратом более низкое давление. В аппарате сначала происходит преобразование потенциальной или тепловой энергии рабочего потока в кинетическую энергию, часть которых передается в эжектируемый поток. При протекании жидкости по аппарату имеет место выравнивание скоростей смешиваемых потоков и обратное преобразование кинетической энергии смешанного потока в потенциальную или тепловую энергию.

Для рассмотрения процесса эжектирования в принятой конструкции эжекторного устройства, на основе Е.М. Соколова примем следующие обозначения:

m = F₃/F₁ ; n = F₃/F₂; s = F₄/F₃; q = G_Н/G_Р.

где: m, n, s - безразмерные параметры, равные отношениям соответствующих площадей поперечных сечений;

q – коэффициент эжекции;

F_1, F₂, F₃, F_С - площади поперечнего сечения соответсвующих сечениям I-I; II-II; III-III; IV-IV;

G_Н, G_Р - количество эжектируемого и эжектирующего газа;

h_Р1 = - динамический напор эжектирующей струи на выходе из рабочего сопла (сечение I-I);

h_Н2 = - динамический напор эжектируемого газа в сечении II-II;

h_С3 = - динамический напор смеси в сечении III-III;

Р₁, Р₂, Р₃, Р₄ – статическое давление в сечениях соответственно I-I; II-II; III-III; IV-IV;

h_х = Р₃ – Р_C – напор создаваемый эжектором;

Р_C = Р₃ + φ - давление в конце диффузора;

φ – коэффициент восстановления давления в диффузоре;

– удельный вес эжектирующего газа в сечениях соответственно I-I,

III-III;

- удельный вес эжектируемого газа в сечениях соответственно I-I, III-III;

– удельный вес смеси;

;

G_Н - количество эжектируемого газа;

G_Р - количество эжектирующего газа;

w_Р w_Н, w_С – скорость эжектирующего, эжектируемого и смешанного газа.

В этом случае уравнение импульсов для элемента эжектора, расположенного между сечениями I-I, III-III приведенных на рисунке имеет вид:

;

; (1)

Разделив обе части уравнения на 2h_РF_Р и выразив динамические напоры через скорости получим:

; или

; (2

Отношение скоростей:

; ; ;

то коэффициент эжекции выражается как:

; ;

Тогда, основное уравнение эжекции, отражающее зависимость между преодолеваемым сопротивлением h_x, динамическим напором эжектирующей струи h₁, коэффициентом эжекции q и величинами m и n, записывается как:

;

при

; (3

КПД эжектора

; (4

Рациональное значение m определяется выражением:

m = 2(1+q)² - 2q² n; (5

Для эжектора, в котором w_Н = 0, n = 0:

m = 2(1+q)² (6

Если решить уравнения (3 и (6)совместно, то:

; (7

При этом, величины m = F₃/F₁ и n = F₃/F₂ характеризуют, в соответствии с уравнением неразрывности потока, отношение скоростей эжектирующего и эжектируемого газов к скорости потока после их смешения:

; ;

Из этих теоретических выкладок можно предположить, что скорость эжектирующего газа в входном сечении сопла должна всегда превышать скорость смеси в сечении III-III, т.е. w_р < w_с, следовательно, m > 1 при любом q.

Список использованных источников

1 Берман Л.Д. Теория и расчет водяных струйных наносов // Известия ВТИ. – 1935. - № 3.

2 Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты.- М.: Энергия, 1970. - С. 288.

3 Касымбеков Ж.К., Амангельдиев С.С. Вакуумная установка для очистки смотровых колодцев // Промышленная собственность, 1997. - № 4. - 4 с.

4 Успенский В.А., Кузнецов Ю.М. Струйные вакуумные насосы. - М.: Машиностроение, 1973. - 144 с.