4.10. Струйные однофазные насосы

Уравнение характеристики струйных насосов (СН или СОН, см. рис. 4.1 д), имеет вид

, (6.1(4.63)

где ; ; ;

; ; ;

.

Уравнение (6.1(4.63) — результат применения теоремы об изменении количества движения для цилиндрической камеры смешения (см. рис. 4.3, б) с использованием коэффициентов j₁, j₂, j₃ и j₄, названных коэффициентами скорости сопла, камеры смешения, диффузора и входного участка камеры смешения (конфузора). Основное допущение при выводе — это неизменность сечения рабочего потока, т. е. f_p1 = f_p2 = idem. Значения коэффициентов j₁, j₂, j₃ и j₄ рекомендуется принимать [14] соответственно 0,95; 0,975; 0,9 и 0,925.

При расчете высоконапорных СН, характеризующихся отношением , уравнение (6.1) дает завышенную величину в области повышенных значений u. Поэтому расчет таких СН должен проводиться по более точному уравнению (6.2), учитывающему изменение сечения рабочего потока на входном участке камеры смешения ( f_p2 < f_p1), вызванное снижением статического давления на этом участке (р₂ = р_р2 = р_н2 > р_н):

, (6.2(4.64)

где ∆р_к = р_н – р₂ — снижение статического давления на входном участке камеры смешения; р₂ = р_р2 = р_н2 — статическое давление во входном сечении камеры смешения;

; (6.3(4.65)

; (6.4(4.66)

. (6.5(4.67)

Как следует из анализа соотношений (6.3)–(6.5), отношения сечений величины и являются величинами переменными, зависящими от u. Характер зависимости показан на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Зависимости (а) и (б) от u: 1 — без учета снижения статического давления; 2 — с учетом снижения статического давления

При расчете характеристики по уравнению (6.3.6.2) следует предварительно для каждого значения u найти любым численным методом , а затем и .

Совершенство струйного насоса (СН) определяется величиной КПД. В применении к СН выражение (5.38) преобразуется к виду:

. (6.6(4.68)

Определение достижимых параметров и оптимального отношения сечений f3/fp1

При заданных величинах ∆р_р и u оптимальное отношение сечений соответствует максимальному значению перепада давлений ∆р_с, развиваемого СН, и поэтому находится аналогично СА для пневмотранспорта зернистых материалов:

, (6.7(4.69)

где

. (6.8(4.70)

Из совместного решения (6.7)–(6.8) следует зависимость для однозначного определения :

, (6.9(4.71)

где

При подстановке в (6.1) находят достижимый перепад давлений ∆ р_с.

Совместное решение (6.7) и (6.1) дает зависимость для непосредственного расчета достижимого относительного перепада давлений СН без необходимости предварительного расчета :

. (6.10(4.72)

Характер зависимостей достижимых параметров , ,  при и для каждого значения u представлен на рис. 6.2, что позволяет осуществить приближенный выбор СН.

Если задан ∆р_с, а искомой величиной является достижимый коэффициент инжекции u, то, предварительно определив из совместного решения (6.7) и (6.10)

, (6.11(4.73)

а также n из (6.8), после преобразований (6.10) нетрудно получить

,

где ;

;

.

На рис. 6.3 показана расчетная кривая достижимых параметров , построенная с помощью (6.9) и (6.10). Там же приведены характеристики СН с различным отношением . Как видно из рис. 6.3, кривая оптимальных параметров является огибающей семейства характеристик СН с различным отношением и касается этих характеристик в точках, соответствующих оптимальным режимам их работы.

Рис. 6.2.Зависимость , , , n и от коэффициента инжекции u струйного насоса

Рис. 6.3. Характеристики СН  при различных