2. Струйные вакуумные насосы

Работа струйных вакуумных насосов, как вообще струйных аппаратов, основана на использовании в качестве откачивающего элемента высокоскоростной струи. В зависимости от вида струи различают жидкостноструйные, газоструйные и пароструйные насосы. Практическое применение находят преимущественно жидкостно- и пароструйные насосы.

Вакуумные струйные насосы характеризуются предельным остаточным давлением, производительностью, быстротой действия, наибольшим выпускным давлением и коэффициентом эжекции, т.е. , где G_г – расход откачиваемого газа, кг/с; G_p – расход рабочего газа (среды), кг/с.

Предельное остаточное давление струйного насоса Р_о определяется равновесием между объемами газа, удаляемого насосом, и газа возвращаемого из насоса в систему, те обратным потоком. Практически предельным остаточным давлением насоса считают создаваемое в системе давление, которое не меняется в процессе длительной откачки более чем на 10%.

Производительность насоса Q складывается из эффективного (полезного) потока Q_п и потоков Q_о , обусловленных газовыделением стенок, циркуляцией растворенного в рабочей жидкости газа, обратным проникновением газа через струю и др. Таким образом, эффективная производительность (полезный эффект)

Q_п = Q – Q_о (9)

При Q = Q_о , т.е. при предельном остаточном давлении, эффективная производительность насоса равна нулю.

Зависимость впускного давления Р_вп от выпускного Р_вып для вакуумных пароструйных насосов имеет три характерных участка (рис.2). Сначала с ростом выпускного давления впускное не меняется (участок 1), затем по достижении наибольшего выпускного давления Р_н.вып. впускное давление резко увеличивается (участок II), после чего давления выравниваются (участок III, где Р_вп = Р_вып).

Наряду с приведенными характеристиками при оценке степени совершенства конструкций и экономичности пароструйных насосов используются также удельные энергетические характеристики, из которых наиболее важен коэффициент полезного действия (КПД).

3. Жидкостно-струйные насосы

Принцип действия жидкостно-струйного насоса следующий (рис. 3). Рабочая жидкость в виде турбулентной струи с большой скоростью под давлением истекает через суживающееся сопло 1 в приемную камеру 2. В результате турбулентного перемешивания и вязкостного трения струя захватывает и увлекает в камеру смешения 3 фрагменты окружающей среды. В камере смешения давления рабочей жидкости и откачиваемой среды выравниваются (давление откачиваемой среды увеличивается). Дальнейшее повышение давления откачиваемой среды до выпускного происходит в расширяющемся насадке – диффузоре 4.

Жидкостно-струйные насосы могут откачивать любые газы, пары и парогазовые смеси. Рабочая жидкость также может быть любой, но на практике распространены в основном водоструйные насосы, благодаря возможности использования в качестве жидкости (струи) обычной водопроводной воды.

Основные характеристики жидкостно-струйных насосов – предельное остаточное давление, производительность и быстрота действия.

Предельное остаточное давление, создаваемое жидкостно-струйным насосом, определяется давлением насыщенного пара рабочей жидкости и зависит от ее температуры. Парциальное остаточное давление воздуха (газа) в откачиваемом объеме при этом существенно меньше..

Производительность жидкостно-струйного насоса зависит от расхода и давления рабочей жидкости. На рис.4 приведена зависимость производительности промышленного водоструйного насоса от впускного давления при различном давлении воды.

Быстрота действия жидкостно-струйного насоса определяет его производительность по откачиваемому газу и также увеличивается при повышении расхода и давления рабочей жидкости (Р_ж). Так как жидкостно-струйный насос откачивает парогазовую смесь, состоящую из откачиваемого газа и насыщенного пара рабочей жидкости, то его быстрота действия зависит от температуры рабочей жидкости, а следовательно и от давления насыщенного пара жидкости.

Дополнительная характеристика жидкостно-струйного насоса – объемный коэффициент эжекции  = S/Q_ж , где Q_ж – объемный расход рабочей жидкости.

При определенных условиях в жидкостно-струйном насосе может возникнуть кавитационный режим. Такой режим наступает тогда, когда в одном из сечений струйного насоса давление снижается до давления насыщения рабочей жидкости.

Взаимосвязь геометрических и гидравлических характеристик жидкостно-струйного насоса показывает, что при заданном , перепад давлений, создаваемый струйным насосом Р_с , прямо пропорционален располагаемому перепаду давлений рабочего потока Р_р . Отношение Р_с/Р_р называется относительным перепадом давлений.