3.2.4. Эжектирование газов

Эжектированием называется процесс приведения в движение газа под

действием разрежения, создаваемого другим газом, движущимся с большой

скоростью. Высокоскоростной газ, создающий разрежение, называется

эжектирующим (активным), а приводимый в движение _ эжектируемым

(пассивным). В процессе эжектирования в результате турбулентного смеше-

ния происходит передача энергии от активного к пассивному газу. При этом

происходит выравнивание их скоростей и термодинамических параметров.

Эжектирование лежит в основе работы эжекторов (струйных вен-

тиляторов) и инжекторов (струйных компрессоров и насосов).

В эжекторе количество эжектирующего газа меньше чем эжектиру-

емого, а статическое давление их смеси на выходе равно давлению окружаю-

щей среды. Эжекторы находят применение для вентиляции помещений, для

удаления из различных установок отработавших газов, в эжекционных

системах охлаждения двигателей для просасывания атмосферного воздуха

через радиатор и др.

Рис. 3.5. Схема эжектора, профиля скоростей и изменение

давлений эжектирующего и эжектируемого газов

В инжекторе количество эжектирующего газа обычно больше, чем

эжектируемого. Инжектор предназначен для повышения давления газов и

паров или для нагнетания жидкости в резервуары и различные устройства. В

38

струйном насосе для эжектирования жидкости могут использоваться газы и

пары.

По устройству и принципу действия эжекторы и инжекторы оди-

наковы. Подробнее процессы, протекающие в них, рассмотрим __________на примере

эжектора.

Эжектор (рис. 3.5) имеет следующие конструктивные элементы: сопло

1 Высоконапорного эжектирующего газа, сопло 2 низконапорного эжектиру-

емого газа, камеру смешения 3 и, обычно, диффузор 4. Камера смешения

может быть цилиндрической (рис.3.5) с диаметром d3 или плоской прямо-

угольной (рис. 3.6) с эквивалентным гидравлическим диаметром d3,эк

d3,эк = 4f3/П3 = 2b3h3 /(b3 + h3),

где f3 _ площадь проходного сечения; П3 _ периметр; b3 _ ширина; h3 _

высота камеры.

Для сокращения длины камеры смешения один или оба потока могут

быть разделены на несколько струй, для чего увеличивается количество сопл

(рис. 3.6). При этом взаимное расположение, число и форма сопл не оказы-

вают существенного влияния на конечные параметры смеси газов.

Важно лишь соотношение суммарных

площадей сопл эжектирующего и эжекти-

руемого газов.

Иногда применяют камеры

смешения переменного сечения. Длина

камеры смешения выбирается такой,

чтобы в ней практически заканчивался

процесс смешения потоков, однако по

возможности, короткой, чтобы уменьшить

гидравлические потери и общие габариты

эжектора. Достаточно однородная смесь

обеспечивается при длине камеры

l3= (8 _ 12) d3,эк, на практике

принимают и меньшую длину в

эжекционных систе-мах охлаждения

двигателей, например l3= (1,5 _ 2,5)

d3,эк.

В диффузоре скорость смеси газов уменьшается, а статическое

давление возрастает, в результате чего уменьшаются потери энергии с

уходящим газом. Однако эжектор может работать и без диффузора и даже

вместо него может устанавливаться реактивное сопло, когда требуется

ускорение потока газовой смеси, например в реактивном двигателе.

Взаимосвязь параметров потоков до и после их смешения устанавли-

вается с помощью законов сохранения массы и энергии.

При эжектировании 1 кг массы эжектируемого газа расходуется m кг

эжектирующего газа. Найдем значение m с учетом теплового баланса

39

эжектора. В эжектор входит m кг рабочего газа с параметрами р1, h1 и 1 кг

эжектируемого газа с параметрами р2, h2, а выходит из эжектора (1+ m) кг

смеси с параметрами р3, h3, откуда получим уравнение эжекции в виде:

mh1 + h2 = (1+m)h3,

откуда

( )

( 1 3)

3 2

h h

h h

m −

−

= (3.16)

На практике из-за потерь на необратимость работы эжектора действи-

тельный расход эжектирующего газа mд будет больше.

КПД работы эжектора определяют отношением: ηэж = m / mд.