Повышение эффективности жидкостных струйных насосов путем реализации возможностей нестационарной эжекции

• Автор: Дурасов, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Принцип действия жидкостных динамических насосов трения

1.2. Конструкции и основные направлення развития струйных аппаратов

1.3. Теоретические разработки в области струйной техники

1.3.1. Развитие теории струйных аппаратов

1.3.2. Величины, характеризующие рабочий процесс в струйном насосе

1.3.3. Статические характеристики и профилирование проточной части

1.3.4. Эжектнрование жидкости прерывистой струей

Выводы по главе. Цели и задачи исследования
2. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ЭЖЕКЦИИ В ЖИДКОСТНОМ СТРУЙНОМ НАСОСЕ
2.1. Уточненная одномерная физико-математическая модель рабочего процесса в струйном насосе
2.2. Статическая характеристика жидкостного эжектора
2.3. Динамические характеристики работы струйного насоса
2.4. Передаточная функция жидкостного струйного насоса
Выводы по главе
3. РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ИМПУЛЬСНОЙ ЭЖЕКЦИИ В СТРУЙНЫХ НАСОСАХ
3.1. Расчетная модель
3.2. Алгоритм расчета и переходный процесс импульсного эжектора
3.3. Закономерности изменения скоростей потоков жидкости в проточной части импульсного струнного аппарата
3.4. Характеристики эжектора с импульсной подачей активной среды
3.5. Напорная характеристика и КПД импульсного жидкостного насоса
Выводы по главе
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ЭЖЕКЦИИ
4.1. Классический струйный насос
4.2. Численное моделирование рабочего процесса жидкостного эжектора
4.3. Клапанный водоводянон эжектор
4.4. Водоводяной эжектор с импульсной подачей активного потока
4.4.1. Конструкция и принцип работы экспериментальной установки
4.4.2. Методика проведения экспериментального исследования
4.4.3. Обработка экспериментальных данных
4.4.4. Сравнение расчетной и экспериментальной зависимостей коэффициента эжекции от числа Струхаля
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Среди гидро- и газодинамических машин струйные насосы (эжекторы) принадлежат к числу наиболее распространенных. Если учесть, что эжекторы, выполняя определенные технологические функции, работают в гидросистемах, как правило, непрерывно и длительное время, то даже незначительное повышение их эффективности приводит в итоге к существенной экономии энергии и рабочей среды (жидкой или газообразной).
Эффективное применение струйного насоса в гидросистемах требует глубокого знания гидродинамики рабочего процесса, статических и динамических характеристик аппарата. К настоящему времени для стационарных (неизменяемых во времени) режимов работы создана достаточно корректная теория эжек-ционных устройств с жидкими активными и пассивными средами. Однако в большинстве гидросистем эжекторы продолжительное время работают в нестационарных условиях, например, при запуске системы или в процессе ее регулирования.
Представленная диссертация является одним из результатов цикла научных исследований, проводимых кафедрой «Гидравлика и гидропневмосистемы» Южно-Уральского государственного университета, посвященных совершенствованию методов расчета жидкостных струйных' насосов с непрерывной и прерывисто пульсирующей подачей рабочего потока, а также систем на их основе. Диссертация состоит из четырех глав, основных выводов и списка литературы.
В первой главе диссертации рассматриваются существующие конструкции струйных насосов с различными способами подачи активного потока, а также методики их расчета, формулируются цели и задачи исследования. Во второй главе приводится вывод уточненной физико-математической модели нестационарной эжекции, выполняется анализ статических и динамических характеристик работы струйного насоса с непрерывной подачей активного потока. Третья глава посвящена выводу физико-математической модели рабочего процесса
импульсного жидкостного струйного насоса, расчету и анализу характеристик, отражающих его работу. Выявляются режимы работы импульсного эжектора, позволяющие иметь более высокую производительность по сравнению с классическим струйным насосом. В четвертой главе приводятся результаты экспериментального исследования физико-математической модели нестационарной эжекции и полученной на ее основе модели рабочего процесса импульсного эжектора.

ственно отличается от рассмотренных выше. Основное отличие заключается в том, что авторы не приводят какие-либо обобщенные графические характеристики, а предлагают использовать ряд уравнений, полученных на основе выражения (1.4).
Суть метода заключается в том, что при заданном значении Ар = рх - р2 и заданном коэффициенте эжекции а оптимальная относительная площадь сопла О-опт соответствует максимальному значению перепада давлений Ар5 = р5 — р2. развиваемого струйным насосом.
На основании уравнения (1.4) выражение оптимальной относительной площади сопла имеет вид:
1 _ -b + Jb1
Г, - о ’ (1-5)
опт а
где а = д>2,
с = (2 - (р2)—(1 + «)2;
” f о 2
ь = - <Рг+(2-Рз)— (1 + а)2- 2(Рг
V <Ра ) °А J
Из совместного решения уравнений (1.4) и (1.5) выводится также выражение для непосредственного расчета достижимого относительного перепада давлений (максимального относительного напора hmax), которое имеет вид:
. (1.6)
(2 - q0.2 )-5- (1 + а)2 - 2(Рг— оА <Ра

~попта

Зависимости, построенные на основе уравнений (1.5) и (1.6) представлены на рис. 1.16 [60], на этом же рисунке изображен график КПД струйного насоса при оптимальном отношении сечений 0.опт, вычисленный по формуле