Струйные насосы

При истечении жидкости через цилиндрический насадок в сжатом сечении струи возникает вакуум:

Нвак ≈ 0,74Н, где Н – напор перед насадком

Повышая напор(Н) можно достигнуть такого положения, что жидкость из сосуда Б будет поступать в зону вакуума и, смешиваясь со струей жидкости, поступающей из сосуда А будет перемещаться в необходимое место. Этот принцип и положен в основу струйных насосов. Схема струйного насоса представляет следующее:

Рабочая жидкость вытекает с высокой скоростью через сопло 1 в приемную камеру 2. Насос состоит из основных узлов:

-сопло 1,

- всасывающая камера 2,

- камера смешения 3,

- диффузор 5,

- отвод 6.

Согласно уравнению Бернулли:

Н = Р/ ρg +V²/ 2g = const.

Т.е. сумма удельной и потенциальной энергии потока во всех его сечениях постоянна.

В сопле жидкость приобретает большую кинетическую энергию, а потенциальная, следовательно, уменьшается. При этом давление снижается и, при определенной скорости, оно становится ниже атмосферного, т.е. во всасывающей камере возникает вакуум. Под действием вакуума жидкость из приемного резервуара по всасывающей трубе поступает во всасывающую камеру и далее в камеру смешения. В этой камере происходит перемешивание потока рабочей и засасываемой жидкости, поступившей из приемного резервуара. При этом рабочая жидкость отдает часть энергии жидкости, поступившей из приемного резервуара. Пройдя камеру смешения, поток поступает в диффузор, где его скорость постепенно уменьшается, а статический напор увеличивается. Далее по напорному трубопроводу жидкость с расходом Qo +Q₁ направляется в сборный резервуар.

Основные параметры насоса:

-m_р, m_п – массовый расход рабочей и перекачиваемой жидкости, кг/сек

- Рр, Рп - давление рабочей и перекачиваемой жидкости на входе в насос, Па,

- Рс – давление смеси рабочей и перекачиваемой жидкости на выходе из насоса, Па.

Подача струйного насоса характеризуется коэффициентом инжекции:

α = m_п/m_р = Qо/Q₁

Где: Qо, Q₁ – объемные подачи перекачиваемой и рабочей жидкости.

Характеристика, основные показатели:

Рисунок

Из графика видно, что при любом заданном коэффициенте инжекции

α степень повышения давления тем выше, чем меньше площадь поперечного сечения камеры смешения относительно площади выходного сечения сопла рабочей жидкости.

Для всех типов водоструйных насосов характерно повышение давления им развиваемого, при уменьшении коэффициента инжекции. Максимальное давление развивается при m_р =0.

На основе теоретических и экспериментальных данных можно привести следующие геометрические зависимости:

l_кс = 4d₃ , при α ≤1

l_кс = 8d₃ , при α ≥3

l_д = (6 – 7) (d_с-d₃) lc = (1-1,5) d₃

Ө = 8-10⁰ - угол расхождения диффузора.

Пренебрегая потерями напора на трении и преодолении местных сопротивлений, можно определить мощность, затраченную на перекачивание жидкости:

Nз = 9,81 Q₁H₁ ρ g

Полезная мощность:

Nп = 9,81 Q_оH_о ρ g; Но = Н₂ +Н₃

КПД: η = (α H_о)/(Q₁H₁); η =α β ≈ 0,15-0,25

Где: Q_{о -} подача водоструйного насоса, л/сек

H_о – высота подъема перекачиваемой жидкости, м

Q₁ - расход рабочей жидкости, л/сек

H₁ - напор рабочей жидкости, м

.β = Но/Н₁ - коэффициент напора:

α = Q_о/ Q₁ - коэффициент инжекции

Расчет струйных насосов при заданных Q_о, Q₁, Но, Н₁ сводится к нахождению оптимального диаметра отверстия сопла, диаметра и длины камеры смешения, и размера диффузора. Приближенно расход рабочей жидкости, который необходимо подать к соплу струйного насоса, можно определить по формуле:

Q₁ = (Q_о Н₁)/ η (Н₁ -H_о); H_о = 4-20 (м)