Газовый эжектор. Назначение газовых эжекторов. Постановка задачи о течении в газовом эжекторе и методы решения

В соответствии с DIN 24290 и DIN 24291 эжекторами являются «приборы или устройства для транспортировки или уплотнения газа, пара, жидкости или твердых веществ путем переноса кинетической энергии газо- или жидкообразной рабочей среды, которая путем расширения достигает высокой скорости и смешивается с эжектируемой средой»

Эжекторы в качестве струйных аппаратов с большим успехом используются во многих промышленных отраслях, таких как, химическая, нефтегазовая, экологическая, аэрокосмическая, а также в технологии электростанций. Простая конструкция и высокая надежность струйных эжекторов позволяет им соответствовать разнообразным требованиям. Стоимость их производства и приобретения весьма незначительна, малые размеры допускают их размещение в трубах в любом положении; не имея вращающихся деталей, они почти не подлежат износу. Эжекторы работают без утечек, помех, не нуждаются в техосмотре и обладают в связи с этим высокой производственной безопасностью. При наличии необходимого давления рабочей среды стоимость эксплуатации практически равна нулю.

Газовый эжектор состоит из следующих четырех элементов: рабочего сопла, приемной камеры, камеры смешения и диффузора.

В сопле рабочего газа происходит ускорение текущего под высоким давлением рабочего газа до скорости . Подвод эжектируемого газа осуществляется сквозь соответствующее сопло благодаря перепаду давления между рабочим и эжектируемым газом. Следствием этого является интенсивный импульсный обмен и турбулентное смешение рабочего и эжектируемого газов в камере смешения. В примыкающем к ней диффузоре часть скоростной энергии смешанного газа превращается в энергию давления. Поэтому на выходе из диффузора давление смешанного газа превышает давление эжектируемого газа на входе в эжектор.

В результате расчет эжектора ограничивается определением соответственных параметров на выходе из камеры смешения (Разрез 3) или диффузора (Разрез 4) на основании параметров течения рабочего и эжектируемого газов (Разрез 1 и 2).

Поток газа в любом отрезке камеры смешения описывается следующими законами [10] без учета теплопроводности через стенки камеры смешения и потерь от трения:

С введением газодинамических функций расчет значительно упрощается.

Эти функции связывают термодинамические параметры течения (температура, давление, плотность и т. д.) с приведенной скоростью λ, то есть с фундаментальным уравнением, которое описывает степень превращения теплосодержания в кинетическую энергию.

В этих уравнениях

С помощью вышеуказанных газодинамических функций и законов сохранения массы, энергии и импульса получаются следующие уравнения для расчета эжекторов с цилиндрической камерой смешения:

Решение этой системы уравнений осуществляется на основе достаточно точного определения приведенной скорости с помощью числового стреляющего способа.

вычислительный цикл прерывается тогда, когда величина δ, т.е. разница между желаемым абсолютным давлением (p∞) и расчетным давлением ( ) на выходе диффузора не превышает заданного минимума. Как правило, считается достаточно точной, т.е. условие выхода из цикла гласит: