Минарбеков Ж.И., докторант Ph.D

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулат

Струйные насосы последовательного действия для теплоснабжения

На данный момент немало написано о насосах относящихся к классу гидравлических аппаратов это в основном струйные аппараты, инжектора и тому подобные разновидности. Авторы утверждают, что ими предлагается "принципиально новое устройство". На самом деле указанное устройство является давно известным – гидравлическим аппаратом, что подтверждается как описанием происходящего в нем процесса, так и схематично приведённым профилем его проточной части. Значительную часть статей занимает описание свойств водо-водяной смеси, образующейся в камере смешения струйного аппарата. В этом описании популярно (если не сказать - примитивно) излагаются давно известные сведения, которые были опубликованы более 30 лет назад в журнале "Теплоэнергетика" проф. С.И.Костериным и Н.И.Семеновым [1] или в книге "Струйные аппараты" авторы: Соколов Е.Я., Зингер Н.М. [2]. Если заглянуть в историю впервые прототип инжектора был предложен французским ученым Манури д’Энто в 1818 году. В 1852 году инжектор был использован в паровой машине на дирижабле, эту идею воплотил французский инженер Анри Жиффар. Вес этой паровой машины имела 9 пудов (144 кг) и мощность 3 л.с.(2.2 кВт). Она вращала винт 11 футов (»3.3 м) в диаметре с частотой 110 оборотов в минуту. Этот винт являлся движителем дирижабля [3].

В 1858 году А.Жиффар запатентовал конструкцию инжектора, которая принципиально не изменилась до настоящего времени. Со второй половины XIX века и до середины XX века инжекторы находили широкое применение на паровозах, пароходах и в небольших стационарных и передвижных паровых котельных. До настоящего времени инжекторы устанавливаются в передвижных котельных, используемых в армии для дезинфекции обмундирования (выпускаются в г.Пенза). О широком распространении инжекторов говорит тот факт, что до середины 50-х годов в Москве существовал завод "Инжектор". Поэтому вряд ли можно согласиться с утверждением авторов статьи о том, что они нашли "принципиально новое решение".

В централизованном теплоснабжении инжектор впервые был применен в Ленинграде. Это произошло 25 ноября 1924 года при подаче тепла с водяным паром от 3-й Ленинградской ГЭС в дом № 96 на набережной реки Фонтанка: циркуляция воды в системе отопления дома осуществлялась пароводяным инжектором. Таким образом, 25 ноября стал днем рождения в России централизованного теплоснабжения и теплофикации – энерготехнологий, которые получили широкое распространение не только в России, но и в странах бывшего СССР, а также в странах Центральной и Западной Европы. Это закономерно потому, что теплофикация обеспечивает существенную экономию топлива, снижая отрицательное воздействие энергетики на окружающую среду. Теперь об использовании инжекторов в системах централизованного теплоснабжения (в системах горячего водоснабжения и в системах отопления). Вне всякого сомнения, использование инжекторов для подогрева холодной воды паром и подачи нагретой (горячей) воды в систему горячего водоснабжения, оснащенную баком-аккумулятором, возможно. Но при этом следует иметь в виду, что используемый для нагрева воды пар по своим характеристикам должен не только соответствовать требованиям санитарных норм и правил, но и иметь высокую пройзводительность. В последние годы в Таразском государственном университете им. М.Х. Дулати под руководством профессора А.А.Абдураманова активно ведутся исследования по струйным аппаратам последовательного действия. Как известно в практике часто встречаются применения обычного прямоточного, одноповерхностного струйного насоса в отдельности [4,5], либо совместно с центробежным насосом [6]. Имеются работы [7,2,8], в которых гидроэлеваторы (струйные насосы) соединены между собою в батарею и параллельно. В последнем случае значительно увеличивается производительность струйных аппаратов. Однако на производстве иногда важно одновременное повышение подачи струйного насоса и напора нагнетаемой жидкости. С этой точки зрения представляет большой интерес струйные насосы (гидроэлеваторы) последовательного действия. На рис.1 приведена схема струйного насоса [9] с напорным патрубком кольцевого сечения, расположенным соосно с приемной камерой, причем сопряжение приемной камеры с основной частью струйного насоса осуществляется конфузорно-цилиндрической трубой. Дело в том, что в одном компактном устройстве можно получить сразу два технических результата: увеличивается коэффицент эжекций струйного насоса путем кольцевого выхода рабочей струй в приемную камеру с тангенциальным вихревым всасыванием исходной жидкости и повышается напор всего потока в основной прямоточной части струйного насоса за счет использования значительной осевой скорости спутной жидкости.

Струйный насос состоит из дополнительного напорного кольцевого патрубка 1, патрубка подвода активной среды 2, цилиндрической приемной камеры 3, всасывающего патрубка 4, конфузора 5, цилиндрической трубы 6, конфузорной приемной камеры 7, сопла 8, камеры смешения 9, диффузора 10 и отводящей трубы 11.

Струйныи насос работает следующим образом. Активная (рабочая ) струя по напорному кольцевому патрубку 1 с большой скоростью нагнетается в цилиндрическую трубу 6, создавая в приемной камере 3 значительное разрежение. Пассивный поток по всасываемому патрубку 4 тангенциально устремляется в цилиндрическую приемную камеру 3 и смешается с рабочей струей в горловине (конфузоре 5) цилиндрической трубы 6. Смешанный поток , распространяясь вдоль цилиндрической трубы 6 приобретает на ее конце напорный режим и логарифмический профиль скорости. Вот здесь, в конфузорную приемную камеру 7, по патрубку подвода активной среды 2 через сопло 8, под большим давлением подается приосевая рабочая струя, которая смешиваясь с кольцевым спутным потоком поднимает жидкость на большую высоту. Такая последовательная работа струйного насоса, состоящего из основного прямоточного и дополнительного (вихревой) частей найдет широкое практическое применение в скважинах для подьема нефти и воды.

Основная часть (2,7,8,9,10,11) струйного насоса предназначена для повышения напора нагнетаемой жидкости, тогда как дополнительная часть (1,3,5,6) обеспечивает увеличение коэфицента эжекции струйного насоса.

Литература

1. Н.И.Семёнов, С.И.Костерин, Результаты исследования скорости звука в движущихся газожидкостных смесях, Теплоэнергетика, № 6, 1964, с. 46-51.

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

3. И.И.Сикорский, Воздушный путь, YMKA-пресс, 1997.

4. Каменев П.Н. Гидроэлеваторы в строительстве. М.: Стройиздат,1964, 403с.

5. Лямаев Е.Я. Гидроструйные насосы и установки. Л.:Машиностроение, 1988, 256 с.

6. Абдураманов А.А., Абиров А.А., Абдураманов Е.А. Струйные насосы. Гидроциклонные насосные установки. Насосные станции. Аналитический обзор. – Тараз, 2003 ,32 с.

7. Абдураманов А.А., Абиров А.А. Батарейный струйный насос. Предпатент №14941 КZ, бюл. №10, 2004.

8. Абдураманов А.А., Абиров А.А. и др. Батарейный струйный насос. Предпатент №12876 КZ, бюл. №3, 2003.

9. Абдураманов А.А., Минарбеков Ж., Бекишбаева М. Струйный насос. Предпатент №20253 КZ, бюл. №11, 2008.