Струйные аппараты - Соколов Е.Я.
ISBN 5-283-00079-6
Скачать (прямая ссылка):
Значение шЦ2000 очень мало по сравнению с остальными членами уравнения, поэтому для упрощения им можно пренебречь.
Из (5.46) можно определить паросодержание в выходном сечении сопла:
hp Ab
hji hB
(5.476)
2000
Площадь выходного сечения сопла можно в первом приближении представить как сумму двух слагаемых — площади, занимаемой водяным потоком, и площади, занимаемой паровым потоком:1
fpi — fn + fn — Gp. к ?
(1 — х)ав ха„
Wb Wn
откуда массовая скорость, кг/(м2-с), рабочего потока в выходном сечении сопла при кавитационном режиме
q = _9&JL. =-----------------------------------------^-1-. (5.48)
^p1 (1-^)? + ^?
При отсутствии кавитации х — 0, q = wJvB.
Расход рабочего noimajf
Gp. K = Qfpi- (5.49)
Кавитационный режим камеры смешения. Минимальное давление инжектируемого или смешанного потока имеет место во входном сечении 2-2 цилиндрической камеры смешения (см. рис. 2.1). Это минимальное давление ра = р„— Арк, где Арк — падение давления на входном участке камеры смешения, определяемое по (5.7). При давлении р2, равном давлению кипения смешанного потока р*, проходящего через камеру смешения, в насосе возникает кавитационный режим. Давление р* зависит от температуры смешиваемых потоков tp и ta и коэффициента инжекции и.
При одинаковых теплоемкостях взаимодействующих сред (с? = Cu = Ce) температура смешанного потока
tc = (tP + ut*)/{l + u). (5.50)
199
Условием отсутствия кавитации является неравенство ра ^p*, где Pif — давление кипения смешанного потока, проходящего через камеру смешения струйного насоса.
При увеличении коэффициента инжекции струйного насоса изменяются Арк в соответствии с уравнением (5.7), а также давление р* в соответствии с температурой кипения tc, определяемой по уравнению (5.50). Когда давление’'р2 снижается до значения р*, возникает кавитационный режим работы насоса.
На основе (5.7) выводится зависимость для расчета кавитационного коэффициента инжекции и*, при котором в струйном насосе возникает кавитационный режим. Принимая в (5.7) р2 = р* и и = и*, получаем
Ф«
Фі
fpi
Vi+
Pb P« АРр
л . (5.51а)
V App Он
В частном случае при ир/ив = 1
fs I
и* = —
Фі
f pi
Vi+
Pu — P«
АРр
V-
Рн P*
App
(5.516)
Как видно из (5.51), кавитационный коэффициент инжекции и* больше в аппаратах с большим отношением сечений fJfpx- Кроме того, ы* растет при увеличении давления инжектируемой среды рн и снижении температуры смешанного потока tc, соответствующего ему давления р* и перепада давления рабочей среды App в сопле струйного насоса.
При заданных температурах рабочего tp и инжектируемого tB потоков каждой температуре смешанного потока tc соответствует определенный коэффициент инжекции.
При одинаковых теплоемкостях рабочей и инжектируемой сред Cp — Сн ~ Ce
U = (tpr-tc)/(tc~tn).
(5.52)
При изменении tc (р*) коэффициенты инжекции Ujf и и изменяются по разным законам: и* — по (5.51), а и — по (5.52). При режимах, когда и <Си%, кавитация в насосе отсутствует.
Кавитация в насосе наступает при и = ы*. Если температуры рабочего и инжектируемого потоков одинаковы (tp = 4 = 4), давление кавитации р* = f (4) — величина постоянная. Поэтому для насоса с заданными размерами (J3Ifp1 = const) при постоянных параметрах потоков перед насосом (рн = const и рр = const), как видно из (5.516), кавитационный коэффициент инжекции зависит только от температуры среды tp = tH = h-
200
рис. 5.17. Характеристика водоструйного насоса
Дрс/Дрн= / (и)--
ab — докавитационный режим; Ьс — кавитационный режим
Если струйный насос работает при постоянных давлениях рабочего и инжектируемого потоков перед аппаратом (рр = const, р„ = const) н переменном давлении смешанного потока после аппарата (рс = var), то, как известно (см. рис. 5.3), при снижении давления рс или перепада давлений Ape, создаваемого насосом, коэффициент инжекции насоса и растет. Эта зависимость [Apc = / (и) ], описываемая уравнениями характеристики струйного насоса (5.5) или (5.6), имеет место только до тех пор, пока в струйном насосе не наступит кавитационный режим, т. е. пока и <Си*.
При наступлении кавитационного режима (и = и*) дальнейшее снижение рс или Apc не приводит к росту коэффициента инжекции насоса. Такая характеристика струйного насоса приведена на рис. 5.17.
Пример б.б. Параметры рабочей воды перед соплом, водоструйного насоса: tр= 150 °С; Pp*= 700 кПа; Ap= 632,3 кДж/кг; Op= 0,0011 м*/кг. Давление инжектируемой воды перед водоструйным насосом рн = 300 кПа. Диаметр сопла dpl = 10 мм = 0,01 м. Сечение сопла fpl = 0,0000785 м2. Проверить возможность наступления кавитационного режима в сопле и определить расход воды при кавитационном режиме.
Решение. Определяем давление воды в выходном сечении сопла по (5.44). Давление насыщения воды при tp = 160 °С рр, „ = 476 кПа;
PM- = IZPf1 -0,35—')= 0,518 > ™ = 0,428= UL.
Pp 700 \ 700/ 700 рр
Поскольку Рр.к/Рр >Ри/рр> в сопле возникнет кавитационный режим Рр. к = 0,518-700 = 363 кПа.
