文档介绍：第五章 喷射泵
第一节
水射水泵
5-1 喷射泵
靠高压工作流体经喷嘴后产生的高速射流来引射被吸流体,与之进行动量交换,以使被引射流体的能量增加,从而实现吸排作用
常用的工作流体有水、水蒸气、空气
被引射流体则可以是气体、液体或有流动性的固、液混合物
喷射泵-工作流体和被引射流体皆为非弹性介质
喷射器-有一种为弹性介质(气体)
5-1 水射水泵的结构和工作原理
以水为工作流体和为引射流体的水射水泵
水射水泵主要由喷嘴1、吸人室2、混合室3和扩压室4等几部分组成,如图5—1所示。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
。
喷嘴由收缩的圆锥形或流线形的管加上出口处一小段圆柱形管道所构成
一般采用螺纹与泵体相连接,以便拆换
~,经喷嘴射人吸人室,压力降到吸人压力Ps,从而将压力能转换为动能,在喷嘴出口形成流速v1可达25 ~ 50m/s的射流。
工作水体积Q,取决于(pp-ps)和喷嘴出口孔径d
喷嘴引起的水力损失称为喷嘴损失。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
工作流体自喷嘴喷出
由于射流质点的横向紊动和扩散作用,与周围的介质进行动量交换并将其带走,使吸人室形成低压,从而将被引射流体吸人
喷嘴射流流束由于其外围部分逐渐与周围介质掺混,使保持v1流速的流核区逐渐缩小,以至最终消失,形同收缩的圆锥体
喷嘴射流流束的边界层在射流方向逐渐扩大,形成扩张的圆锥体
边界层的流束,在内表面处与流核区的流速相同,并沿径向递减,在其外表面处则与周围介质的流速相等
当这圆锥体状的流束与混合室的壁面相遇后,流束的横截面积就不再扩大
这时,横截面上的流束分布很不均匀. 而混合室的作用就在于使流体充分的进行动量交换,以使其出口外的液流速度尽可能趋于均匀
实验表明,进入扩压室时的液流速度越均匀,扩压室中的能量损失就越小。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
混合室又称喉管
常做成圆柱形
中、低扬程泵也可将混合室做成圆锥形与圆柱形相组合,以减少混合时的能量损失
如流束与混合室的壁面相交于圆锥形部分,则流束在随后锥形段的流动中压力还会下降,于是泵内的最低压力将出现在混合室圆柱段进口截面B一B处
随着动量交换的继续进行,流束渐趋均匀,压力也逐渐升高,直至速度完全均匀后,压力的升高也就停止;
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
混合室圆柱段的截面积/,与喷嘴出口的截面积八之比称为喉嘴面积比(简称面积比),
用m表示。喉嘴面积比是决定喷射泵性能的最重要尺寸参数。实际应用的水射水泵m约在
~25范围内。喷嘴出口至混合室进口截面的距离/,叫喉嘴距,它对水射水泵的工作性能也
有较大影响。/,太大时,由于与壁面相交前的流束太长,被引射进入混合室的流量就太多,以致
不能将其增压到足够的排出压力,混合室外周就会出现倒流现象,使能量损失增加;而/,太
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
小,又会使混合室的有效长度缩短,不能充分进行动量交换,以使流束的流速更趋均匀,也同样
会使能量损失增加。最佳喉嘴距J,大致可按0,5/阴选取,一般多在(~2)dl范围内,必要
时可通过试验来确定。混合室的长度通常为其圆柱段直径d,的6斗7倍;太短会使出口速度不
均,使扩压室的水力损失增大;太长则不仅没必要,而且还会使混合室摩擦损失增大。此外,喷
嘴与混合室的同心度对喷射泵的性能也有重大影响,必须予以保证。
5-1-1 水射水泵的结构和工作原理
混合室的水力损失除混合室进口损失、混合室摩擦损失外,最主要的是混合损失。它是速
度相差很大的工作流体和被引射流体在混合过程中进行动量交换而引起的能量损失,是喷射
泵的主要能量损失之一。