Автор: А.П. Кононенко, В.А. Панов
Источник:[ Материалы II Международной научно–практической конференции]
Струйный аппарат (СА) – устройство для нагнетания или выкачивания веществ разной консистенции. Его работа в стационарном режиме основана на обмене механической энергией двух потоков сред в процессе их смешения, происходящем вследствие наличия поперечных пульсационных компонент скорости, свойственных турбулентному движению, и взаимодействия частиц газов с разным энергосодержанием. Параметры смешивающихся потоков при этом выравниваются.
Процесс смешения и выравнивания скоростей потоков по сечению камеры смешения и диффузора сопровождается потерями. Кроме гидравлических потерь, во всех элементах СА рабочему процессу сопутствуют специфические потери, связанные с самим существом процесса смешения.
Такими потерями являются диффузия и потери кинетической энергии.
Снижение потерь в элементах СА является источником существенного повышения его эффективности.
Существует несколько видов усовершенствования струйных аппаратов.
Для получения больших степеней сжатия в газо и пароструйных компрессорах применяются многоступенчатые конструкции. Их преимущество перед одноступенчатыми вытекает из непрерывного повышения вдоль камеры смешения статического давления низконапорного газа и смеси, что приводит к снижению скорости высоконапорного газа в последующих ступенях. При этом в компрессоре одновременно снижаются и потери на смешение струй (удар), и потери в скачках уплотнения в проточной части.
Оптимальным режимом работы стационарного СА при больших отношениях давлений смешиваемых газов и малых коэффициентах инжекции является критический режим.
Развитие конструкций струйной техники происходит и путём создания регулируемых устройств.
Необходимо учитывать, что одним из основных геометрических критериев подобия, используемых при определении типа СА и вида его гидравлических характеристик, является отношение площади выходного сечения сопла к площади входного сечения камеры смешения. Но так как отношение площади сечения на срезе сопла к площади поперечного сечения камеры смешения является основным критерием геометрического подобия СА, то все остальные линейные размеры аппарата должны быть функцией от этого отношения. Поэтому изменение одного только этого параметра не обеспечивает оптимальной работы аппарата при замене сопла.
Аналогичное положение возникает и при попытках изменить только площадь поперечного сечения камеры смешения. Поэтому предпринимаются попытки создать аппараты, в которых можно заменить всю проточную часть. Такие конструкции, несомненно, будут проигрывать в массогабаритных показателях по сравнению с классическими струйными аппаратами.
Наряду с этим, исследования, проведенные рядом авторов [ 1 ] , [ 2 ], [ 3 ] , [ 4 ] показывают, что одним из наиболее эффективных путей повышения производительности СА и его КПД является создание инжекторов с прерывистой подачей активного потока. Это объясняется тем, что присоединение дополнительной массы в таких аппаратах возможно не столько за счет сил турбулентного трения, сколько за счет давления, возникающего при движении порции высоконапорной струи как поршня. Инжектирование же посредством сил давления может быть обеспечено при меньших потерях энергии. Очевидно, что в наиболее чистом виде инжектирование силами давления можно получить в аппарате с прерывистой струей, если сблизить диаметры сопла и камеры смешения.
Известные СА с импульсной подачей активной среды снабжены, как правило, специальными механическими прерывателями в сопле, вращающимися диска, клапанами. Вследствие этого они утрачивают главное достоинство СА – высокую надёжность, поскольку в обычных инжекторах отсутствуют механические движущиеся детали и узлы.
В заключение необходимо отметить следующую особенность. Были рассмотрены два основных направления развития струйной техники, а именно создание регулируемых аппаратов и разработка аппаратов с прерывистой подачей активного потока. Оба метода не могут быть в полной мере реализованы без учета нестационарных процессов, возникающих в струйной технике в течение практически всего периода ее работы. Вследствие чего в настоящее время стоит острая необходимость создания корректных динамических физико–математических моделей инжекторов.
1.Антонов, В. П. Исследование низконапорного газовоздушного эжектора при прерывисто пульсирующем истечении активного потока: автореф. дис.канд. тех. наук: Антонов В. П. – Владивосток, 1972. – 21 с.
2. Жлобич, А. В. Некоторые особенности работы эжектора на пульсирующем потоке газа / А. В. Жлобич // Труды ТЭМИИТ
/ ТЭМИИТ – 1960. – вып. 29.– С. 214-225.
3. Кудрин, О. И. Пульсирующее реактивное сопло с присоединением дополнительной массы / О. И. Кудрин // Труды МАИ. – 1958. – вып. 97. – С. 98–180.
4. 4. Темнов, В. К. Об эжекции прерывистой струей / В. К. Темнов, Е. К. Спиридонов // Изв. вузов СССР. Сер. Энергетика. – 1976.
– № 9. – С. 94–98.