Разработка и исследование высокоэффективных конструкций гидроструйных аппаратов для целей очистки сточных вод

• Автор: Тюкленкова, Елена Петровна
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 120 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАБОТЫ ГИДРОСТРУЙНЫХ АППАРАТОВ И УСТРОЙСТВ

1.1 Принцип действия и основные показатели работы гидроструйных аппаратов

1.2 Область применения и основы расчета гидроструйных аппаратов

1.3 Основы проектирования и теория подобия гидроструйных аппаратов.

1.4 Конструкции эжекторов.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГИДРОСТРУЙНЫХ АППАРАТОВ
2.1 Повышение эффективности работы гидроструйных аппаратов за счет снижения потерь энергии на турбулентное трение при изменении свойств поверхности проточной части аппарата
2.2 Повышение эффективности работы гидроструйных аппаратов с компактной струей за счет изменения конструкции камеры смешения.
3 ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГИДРОСТРУЙНЫХ АППАРАТОВ
3.1 Описание лабораторной установки для исследования эффективности работы гидроструйных аппаратов.
3.2 Методика и результаты экспериментальных исследований эффективности работы гидроструйных аппаратов
ВЫВОДЫ.
4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРОЦЕССА ЭЖЕКЦИИ ГАЗА ГИДРОСТРУЙНЫМ
АППАРАТОМ.
4.1 Существующие методы расчета гидроструйных аппаратов
4.2 Предлагаемый метод расчета гидроструйных аппаратов с компактной струей
ВЫВОДЫ.
5 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЭЖЕКТОРА
НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО
ПРОЕКТИРОВАНИЮ И РАСЧЕТУ.
5.1 Результаты производственных испытаний эжектора предлагаемой конструкции.
5.2 Рекомендации по проектированию и расчету эжектора предлагаемой конструкции
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Итак, при нормальной работе эжектора возникает непрерывный ток жидкости или газа через всасывающий трубопровод, приемную и рабочую камеры, диффузор и напорный трубопровод. Это движение, обусловленное эжекционными свойствами струи, осуществляется за счет ее кинетической энергии. Принято поток жидкости или газа с высоким уровнем энергии называть активным, а поток с низким уровнем энергии - пассивным. Активный поток может быть жидким или газообразным, а пассивный - жидким, газообразным или из твердых сыпучих материалов. Процесс смешивания активной и пассивной сред в гидроструйных насосах с центральной струей можно условно разделить на два участка. Течение жидкости на начальном участке происходит подобно распросгранению затопленной турбулентной струи. На фаницах затопленной струи образуется обширная расширяющаяся зона смешения - турбулентный пограничный слой. При этом угол расширения струи будет тем меньше, чем больше скорость подсасываемою (сиутного) потока. Кроме турбулентного пограничного слоя имеется уменьшающееся по мере удаления от сопла ядро скоростей жидкости, истекающей из сопла. Благодаря тому, что в пограничный слой непрерывно вовлекаются частицы из перекачиваемой среды, общий расход жидкости в струе по мерс удаления от среза сопла возрастает. В определенном сечении рост пограничного слоя прекращается за счет ограничения стенками камеры смешения. Начиная от этого сечения, прекращается вовлечение новых масс перемещаемой среды в струю активной жидкости. Но в этом сечении скорость по радиусу распределена еще неравномерно, поэтому требуется дополнительный участок стабилизации в камере смешения длиной до 6. После выравнивания полей давлений и скоростей смешанный поток, обладающий еще достаточно большой скоростью, подается в диффузор, где происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную энергию давления. Подсос пассивною потока в струе рабочей жидкости происходит в результате взаимодействия сил турбулентного трения, вызывающего появление вихрей рабочей (активной) и подсасываемой (пассивной) сред во входном сечении камеры смешения, где устанавливается давление р9 которое ниже давления пассивной среды. Сложение вихревого и поступательною движений жидкостей создает, согласно теореме Кутта-Жуковского, подъемную силу, поперечную по отношению к направлению поступательного движения. При этом происходит перемешивание активного и пассивного потоков []. Именно поэтому эжектор представляет собой комплексную машину - насос-смеситель. Этим, во-первых, он существенно отличается, например, от лопастных и объемных насосов, являющихся только насосами. Во-вторых, у объемных и лопастных насосов рабочим телом является твердое тело (лопасти рабочего колеса, поршни и плунжеры, зубья шестерен и пр. Это существенно влияет на объем передаваемой энергии. Твердое тело может передать жидкости или газу всю подведенную к нему энергию, а поток жидкости или газа может передать другому потоку при смешении с ним лишь часть своей энергии. Некоторая часть энергии после смешения остается у активного потока. Наличие остаточной энергии у рабочего тела является важной особенностью рабочего процесса эжекторов [, ]. Третье отличительное качество струйных насосов - простота их конструкции, а, следовательно, низкая стоимость и высокая надежность в работе. Нередко именно поэтому устанавливаются эжекторы даже в тех системах, где они не могут иметь высокого КПД. Принцип действия струнных аппаратов заключается в использовании энергии движущейся жидкости для создания развитой поверхности газожидкостного контакта. Их примерная классификация по конструктивным признакам представлена на рис. Классификация струйных аппаратов по назначению приведена в таблице I. Большое разнообразие показателей и характеристик насосов и установок, приводимых в технической литературе, подчас приводит к затруднениям и неоднозначности при их использовании. Обычно различают номинальные показатели, при которых насос (установка) должен эксплуатироваться, и оптимальные, соответствующие максимальному экономическому эффекту от использования насоса (установки). Рис.