4.5. Определение геометрических размеров са.

Зная G_н = _н Q_н и u, нетрудно найти массовые расходы газа в рабочем и смешанном потоках:

. (4.23)

Площади критического и выходного сечений расширяющегося сопла (сопла Лаваля) можно выразить из уравнений расхода и неразрывности, соответственно

; . (4.24)

Площадь входного сечения сопла f_p определяется по скорости в подводящем трубопроводе:

. (4.25)

В свою очередь, площадь сечения камеры смешения находят из уравнения

. (4.26)

Сечения f_p*, f_p1 и f₂ определяют все основные поперечные размеры эжектора.

Положение рабочего сопла зависит от длины свободной струи l_c1 и соответствующего этой длине диаметра струи d₄ (см. рис. 4.5), которые определяются формулами:

при u  > 0,5

при u < 0,5

(4.27)

где а — опытная константа, лежащая для упругих сред в пределах 0,07…0,09 (меньшее значение опытной константы рекомендуется принимать при u<0,2).

Если d₃ < d₄ (см. рис. 4.5 а), то расстояние l_c от входного сечения сопла до входного сечения камеры смешения принимают равным l_c1. В этом случае более близкая установка сопла (l_c < l_c1) практически не влияет на работу сопла. Удаление же сопла от камеры смешения (l_c > l_c1) существенно ухудшает работу СА.

Рис. 4.5. К определению положения сопла относительно входа в камеру смешения в зависимости от диаметра свободной струи d₄: а) d₄ > d₃; б) d₄ < d₃; 1 — свободная струя; 2 — камера смешения; 3 — рабочее сопло

Если диаметр камеры смешения d₃ > d₄ (рис. 4.2 б), то l_c принимается равной

, (4.28)

где l_c2 — длина входного участка камеры смешения, на которой диаметр струи меняется от d₄ до d₃:

. (4.29)

Здесь β — угол между образующей входного участка камеры смешения и осью эжектора, обычно принимаемый равным 45 °.

Длина цилиндрической камеры смешения выбирается в пределах l_к = (6…10)d₃. Длина диффузора определяется исходя из угла его раскрытия a  = 8…10° по формуле

, (4.30)

где .

Определившись с геометрией эжектора, можно перейти к решению третьей задачи, алгоритм которой зависит от условий работы СА.

4.6. Расчет поля рабочих характеристик са

Если СА применяется в качестве побудителя тяги для пневмотранспорта и установлен в конце ПУ, то p_с, как правило, постоянно, а давление в инжектируемом потоке газа p_н будет переменным, т. к. сопротивление ПУ существенно зависит как от концентрации, так и от характеристики транспортируемого материала. Давление газа в рабочем потоке p_p также может изменяться в зависимости от нагрузки на компрессор. Однако в этом случае целесообразно иметь возможность регулирования для поддержания оптимальных условий эксплуатации СА. Рабочая характеристика СА определяется уравнением

  (4.31)

Если эжектор установлен в начале ПУ, то p_н, как правило, постоянно, а p_p и p_с могут изменяться по тем же соображениям. В этом случае рабочая характеристика определяется уравнением

(4.32)

Расчет характеристики заключается в определении p_н или p_с для целого ряда значений коэффициента инжекции u.

В том и другом случае задача решается методом итераций. В качестве примера приведем алгоритм определения p_н.

Вначале задаются предварительно ожидаемым давлением p_н при известных значениях u и р_р. Значения массовых скоростей рабочего, инжектируемого и смешанного потоков определяют по уравнениям:

; (4.33)

; (4.34)

. (4.35)

Соответствующие значения l_р2, l_н2 и l_с3 находят на основе уравнения (4.15). Поскольку каждому значению q (кроме q = 1) соответствуют два значения l , то l_р2³ = 1, если степень расширения рабочего потока в сопле (р_р / р_н)³ > 1/П_р*. Приведенные же скорости l_н2 и l_с3 всегда меньше единицы.

Определив l_р2, l_н2 и l_с3, находят соответствующие им значения П_р2, П_н2 и П_с3, а затем по уравнению (4.31) — текущее значение , которое сравнивают с предварительно заданным p_н. Если

, (4.36)

то p_н присваивают значение . Итерационный процесс заканчивается, если условие (4.36) не соблюдается. Определив зависимость p_н от u, проводят аналогичные расчеты для других возможных значений p_р.