1.4.2 Гідроструминні насоси

Гідроструминні насоси відносяться до насосів тертя. В основу їх дії положено принцип безпосередньої передачі кінетичної енергії від робочої рідини до тієї, яку перекачують. В залежності від роду робочої рідини, а також від тієї рідини, яку слід транспортувати, гідроструминні насоси часто називають гідроелеваторами або ежекторами. Схема гідроструминного насоса зображена на рисунку 1.15.

Якщо знехтувати втратами напору, то питомий запас повної енергії (потенційної і кінетичної) для потоку рідини буде постійним. Згідно рівнянню Бернуллі, цей запас дорівнює:

(1.40)

де – Р – тиск рідини, Па;

ρ – густина рідини, кг/м³;

g – прискорення вільного падіння, м/с²;

υ – швидкість руху рідини, м/с.

Це явище і використовується в гідроструминних насосах.

Робоча рідина під напором по трубі 2 подається в сопло 5. В соплі її швидкість і кінетична енергія зростають, а потенційна енергія і, відповідно, тиск зменшуються. При досить великій швидкості рідини в соплі тиск в камері 6 стане менше атмосферного, тобто там виникне вакуум. Внаслідок цього, під дією атмосферного тиску вода із нижнього резервуару 4 по трубі 1 буде підніматися в камеру 6 і потім в камеру 7. В камері змішування потоки робочої рідини і рідини, що піднімається, змішуються. При цьому робоча рідина віддає частину своєї енергії тій рідині, яку піднімає. Потім змішаний потік рідини поступає в дифузор 8, де його швидкість поступово зменшується, а статичний напір збільшується. Далі по напірному трубопроводу суміш поступає в збірний резервуар 3.

Розрахунок гідроструминних насосів при заданих Q_э , Q_p , Н і Н₁ зводиться до знаходження оптимального діаметра отвору сопла, діаметра і довжини камери змішування, а також розмірів дифузора.

Відношення витрати Q_э рідини, яку піднімають, до витрати Q_p робочої рідини називають коефіцієнтом інжекції (або коефіцієнтом підмішування):

(1.41)

Відношення висоти підйому рідини до робочого напору називають коефіцієнтом напору:

(1.42)

де Н – висота підйому рідини, м;

Н₁ – висота робочого напору рідини, м.

1 – усмоктувальна труба; 2 – напірна труба; 3, 4 – збірний і нижній резервуари; 5 – сопло; 6 – усмоктувальна камера; 7 – камера змішування; 8 – дифузор; 9 – трубопровід.

Рисунок 1.15 – Схема установки струминного насоса

Коефіцієнт корисної дії струминного насоса дорівнює добутку коефіцієнтів інжекції і напору:

(1.43)

У кращих конструкцій гідроструминних насосів ККД досягає 25-30%.

Гідроструминні насоси застосовуються для підйому води із свердловин, для водовідливу і водопониження при будівельних роботах, для підмішування гарячої води в системах опалення. На каналізаційних очисних спорудах ці насоси використовують для видалення мулу із пісколовок і для перемішування мулу в метантенках. Гідроструминні насоси можна також пристосувати для відкачки повітря із відцентрових насосів перед їх пуском.

Перевагами гідроструминних насосів є простота конструкції, відсутність рухомих деталей, надійність в роботі, невеликі габарити і мала вартість. До недоліків можна віднести низький коефіцієнт корисної дії, і необхідність подачі до сопла відносно великої кількості робочої рідини під високим тиском.