Эжекторный слив

Нормальная работа сифонных трубопроводов в случае нарушения условия Р₀ > Р_у возможна путем создания дополнительного подпора с помощью эжектора.

Рис. 2.14. Схема работы эжектора.

На рис.2.14 представлена схема работы эжектора (струйного насоса). Нефтепродукт (рабочая жидкость) под давлением р_р с расходом Q_p подводится по трубопроводу 1 к соплу 3, через которое в виде мощной струи 5 с большой скоростью поступает в смесительную камеру 4 и далее через диффузор 7 в рабочий трубопровод 8. Струя нефтепродукта 5, увлекая за собой из смесительной камеры 4 паровоздушную смесь, создает в ней разрежение, благодаря которому во всасывающую трубу 2 и далее в смесительную камеру поступает нефтепродукт из цистерны. Из смесительной камеры нефтепродукт увлекается струей через горловину и диффузор 7 в рабочий трубопровод.

Таким образом, основная работа эжектора — передача части энергии рабочего потока подсасываемому. Этот процесс приводит к расширению струи рабочего потока за счет вовлечения подсасываемого потока. Такое явление прекращается в камере смешения, где происходит интенсивное перемешивание подсасываемой и рабочей жидкостей.

Рис. 2.15. Варианты технологических схем эжекторного слива.

Примечание: h — высота уровня нефтепродукта в цистерне до наивысшей точки стояка.

На рис. 2.15 представлены варианты технологических схем эжекторного слива. Первая схема применяется в том случае, когда развиваемый основным насосом напор недостаточен для преодоления всех сопротивлений коммуникации и создания в эжекторе необходимого рабочего давления р_р. В этом случае применяется дополнительный насос для питания эжектора рабочей жидкостью, развивающий напор Н_д.н.

Если рабочий насос способен перекачать расход (Q₀ + Q_v) за установленную норму времени слива, то трубопровод для подачи эжектору рабочей жидкости может быть подключен к нагнетательной линии основного насоса.

По второй схеме требуется только основной насос. Однако при этом давление, развиваемое насосом, должно преодолеть все гидравлические сопротивления коммуникации с учетом создания необходимого давления рабочей жидкости в эжекторе, а расход насоса должен быть не менее (Q₀ + Q_p).

По третьей схеме эжектор сам перекачивает нефтепродукт из цистерны в резервуар, а насос используется только для подачи рабочей жидкости на эжекцию.

Очевидно, что эта схема целесообразна в случае незначительных гидравлических сопротивлений на нагнетательной линии (например, резервуарный парк расположен значительно ниже эстакады).

Из рассмотрения схем следует что эжекторный слив всегда имеет более низкий к. п. д. по сравнению с обычным. Это объясняется тем, что при работе эжектора необходимо израсходовать дополнительную энергию на перекачку Q_p и создание давления р_р.

Эффективность приведенных схем в каждом конкретном случае рассчитывается по к. п. д. Коэффициент полезного действия эжекторной установки следует определять как отношение полезной работы ко всей затраченной.

Гидравлический расчет эжекторного слива заключается в определении необходимого давления и расхода рабочей жидкости, а также в подборе подходящих насосов. Как и все насосы, эжектор также имеет энергетическую характеристику, представленную на рис. 2.16 (в безразмерных параметрах). Здесь и — коэффициент подмешивания; и — (Q₀/Q_p). Из приведенной характеристики видно, что к. п. д. эжектора имеет максимальное значение лишь в точке оптимального и. Для каждого эжектора есть свое значение и_оп:

Рис.2.16. Типовая характеристика эжектора.

Поскольку в действительных условиях эксплуатации возможны отступления от и_оп, то при практических расчетах пользуются зоной оптимального режима, которая ограничивается областью значений и при 0,9η_mах (см. заштрихованную часть характеристики). Расчет ведется в следующей последовательности.

1. По данной характеристике эжектора определяют и_оп и соответствующее значение (p_c/p_p) = х (давление жидкости на поверхности нефтепродукта и у приемного патрубка принимаем атмосферным — расчет ведется на наихудшие условия без учета высоты столба жидкости над эжектором).

2. Рабочее давление в эжекторе

где р_с — потеря давления в стояке при расходе Q_c

где Δz — разность невелирных отметок приемного патрубка эжектора и наивысшей точки сифонного трубопровода.

При норме времени на слив (без учета подготовительных операций) — τ_н расход

где V_ц — объем налитого в цистерну нефтепродукта.

Тогда

так как Q_p = (Q₀/u).

По вычисленному значению р_с и известной величине х находят р_р, по которому подбирают насос.

Характеристики эжекторов приводятся в каталогах насосов.