Общие сведения о СА (Раздаточные материалы)

ГЛАВА $ ОИЦИВ СВКДЕНИЯ 1Л. зьлаееифииации и и(зиициииальиые охваты диухфнзнь$х струнных нппщипеи Двухфазными сл(руйлыми алларатамн (СА) называются устройся, в проточных каналах,которых пронсходнт смегпенне двух струй„находящаяся в резных агрегатных состояннях, с дальнейщим образованном сьнлпанпого двухфазного ллн однофазного потока. В завнснмостн от фнзнческнх свойств н параметров смешнщмощихся потоков на выходе СА образуется однофазная (парогазовая нлн жндкостная) нлн двухфазная (парогазожлдкостная плн газожпдкостная) среда. В случае нспользованля СА для подачи взвссн твердых частнп на выходе нз него образуется двухфазная смесь газа л твердой фазы Двухфазный СА'(рнс. 1.) ) состоит нз газового н жндкостного сопл, камеры смешення (КС) н днффузора.

Взанмное расположсннс сопл, нх чнсло н форма ма ут быть разлнчнымн, так же как длина н форма КС. В качестве основных безразмерньп1 геометрнческнх па- 12 Гдевв ),Обнгне сведения раметров СА примем: коэффициент а — отношение площадей вы- ХОДНЫХ СЕЧЕНКй ГВЗОВОГО Рг, Н жНДКОСтНОГО Р'~, ' СОПЛ; КОЭффнциент Ь вЂ” отношение суммарной площади Е, торцев сопл к площади Г', поперечного сечения 1 — 1 КС; коэффициент ~3 (степень конус- ности КС) — отношение площади Р', поперечного сечения 2- 2 СА к площади Г'„безразмерная длина КС 1 — отношение длины КС к диаметру с( . „жндхостного соплй, Работа СА, сопровождаемай протеканием сложных процессов смешения разнофазных'струй и течения двухфазной смеси в его проточной части, осуществляется следующим Образом.

Гйз (пйрогйзовйя смесь) через сужакицееса дозвуковое илн сверхзлу~~~~~ сопла (сопла Лаваля) поступает в КС, куда подается жидкость (жидкостно ГВЗОвая смесь) чатпе всеГО через сужающийся ий" садок. Коэффиниелйтедт ээягеклми К называется отношение массового секундного расхода газа к соответствующему расходу жидкости на входе СА.

В КС происходит перемешивание рйзнофйзных струй, сопровождйющееся обменом энергии, количества движения н мйссы, В результате чеГО ВыраВннвйются скорости,' температуры н давления смешивакилихся потоков. Этот процесс может сопровождаться возникновением сверхзвуковых режимов течения двухфазной смеси, скачками уплотнения, конденсацией. При течении образовавшейся смеси а диффузоре происходит преобразование ее кинетической энергии в энергию давления. В зависимости от агрегатногосоатояния,термодлнамических и теплофизическнх параметров подаваемых в СА компонентов, а также их роли в процессе смешения, двухфазные СА можно класслфнцироаать следующим образом. Двухфазный СА назывшот жндкоатнс-гажеым (ЖГСА), жидкостно-гйзопйровьтм (ЖГПСА) нли жидкостно-паровым (ЖПСА), если полное дйнйение смеси )т„'., на Выходе нз него больше полного давления газообразного компонентй Р;.„, но меньше полн~~о дйвления жидкости Р', на входе в СА, т.

е. Здесь и далее буква в индексе указывает на компонент (гйз, жидкость, смесь)„к которому относится параметр, а цифра — на сечение ! В стэчве атомов жидкостного истоке от огеикн е иикодиои сечении соогьт нод Ди, сдедгет нонаивть ивожвдь свеев соков, твдоднеингм жндкост~ и, н оо ней опосдеддть экеиввдентимй дивметй жидкостного сонно. », Ь Кннзсннзннннка н ннннннпннньные схемыннззззазкь~х СА»3 СА, соответствующее рйс. 1.1..Звездочкой отмечейы па1»аметры торможения. В названии СА первым указывается активное рабочее тело (в данном случае жидкость), вторым — пассивное (газ, парогаэ йлй пар), Физически зто Озйачает, что зйергня жйдкости йспользуется дая сжатия газообразного компонента. Двухфазные СА, принадлежащие к этому тйпу, называют аз»секторами, а жйдкостйопаровые СА- еще и струйиььии конденсаторами (струйными подогрееатаиьни). Двухфазный СА йазываюг газожзщкостйым (ГЖСА) или газопарожидкостным (ГПЖСА), если полное давление смеси на выходе из него больше полного давления жидкости, но меньше полного данлеййя газообразного компонента йв входе в аппара~, т.

е. В этом аппарате работа расширения газообразного компонента используется для сжатия жидкости, т. е. газообразный компонент является активным рабочим телом, а жидкость — пассивным. Дву ф ый СА йазыва рож м (ПЖСА) ззарогазожидкостным (ПГЖСА), если полное давление смеси на выходе аппарата может превышать полные давления пара (парогаза) и жидкости на входе в него„т. е.

рсз~~зн и рсз~~нн В зтйх СА пронсходйт процзюс преобразования тепловой энергий пара (парогаза) в энергий» давления жидкости, т. е. здесь уже пар (парогаз) является актнвйым рабочим телом, а жидкость — пассивйым. Такие двухфазные СА называют еще инжекторами. Существуют жидкостно.газовые СА, в которых из жидкостно(о сопла истекает двухфазная жидкостно-газовая (жидкостно-газопарОвая) смесь или из газовогО сОпла — газожндкостная смесь, а также парожидкосппае СА, где нз газового сопла натекает парожнд- КОСП»ая смесь.

Кроыс ТОГоз Встрснаштся днукфаэйЫЕ СА, В к~т~р~х одним йз компонентов является взвесь твердой фазы в газе, а вторым - жидкость (газ, пар). На рнс. 1,2 приведены основные типы двухфазных СА. Протекающие в двухфазном СА процессы опредешпот характерные особенности их конструкцкй. В ЖГСА механическая энергия передается от жидкости газу, в результате чехО ЛОлнОе давление жидкости падает, а газа растет. Поэтому, как правило, в зжекторах газовое сопло делшот сужа- ~ ДВУХФАЗНЫЕ СТРУЙНЫЕ АППАРАТЫ," -------- — -" —.,а- ЭЖЕКТОРЫ ИНЖЕКТОРЫ Рг« 'с «~ж« Р,'«>Р;.« ИЛИ и 'ж«Рс «Рг« Рсэ ~Рж« 1... / ' Парожилксствь«й струйный аппарат (ПЖСА) Парогазожидкостный струйный аппарат (ПГЖСА) "г««~сз «рп« ~ Жидкостно-газовый струйный аппарат (ЖГСА) Жидкостно-газопаровой струйный аппарат (ЖГПСА) ' Жидкостно-паровой струйный аппарат (ЖПСА) Ре««'«с««~ « Газожилкостпый струйный жпжрат (ГЖСА) Газопврожплкостный струйный аппарат (ГПЖСА) , Струйный аппарат лла пневыотрвисперта (вкпшное ра- ' , бочее теле-гвз, пассивное-твсрдвв фвза ивн ее взвесь) Струйный апщрвтдла гнжзотранспорта (акоп«нее рабо-; чее тедо - жидкость„пассивное —, твердаа фаза или ее ' ввзвесь) гвс.

1Л. Тиша хвухф«звмх СА кпдимсл (дозвуковым) и срез его располвзввзт по периферии КС„а жидкостное сопле размепзазот в ее центре (сы, рнс. )Л). Это уменьпыет потери механической ввергали жидкости от взаймодейсзвиа со стенкой КС, которав может иметь цилпидрическуто нли коническоцнлнндрнческу«о форму. С цель«о умень«ненни длины КС вместо одноствольного конического жидкостного сопла нспользузот многоспнзльное (см. 3 7) илн со~по в виде, например, диафрагмы (см.

3.13,5), приводвщае к более интенсивному распилу вытекапнией из него струи, Это повыпзает равномерность распределенив парамет- .2,я~я ~щ;щ;/моя ~яй !5 ров потока смеси а выходном учении КС„особенно при небольшой ее длине Инжектор, в отличие от зжектора, обязательно имеет сверхзвуковое нли звуковое газовое сопле, в котором тепловая энергия пара (парогаза) переходит в кинетическую энергию паровой струи. В его КС, имеющей, как правило, коническую форму, в результате взаимодействия паровой и жидкостной струй последняя разгоняется, а пар тормозится н конденсируется. В диффузоре происходит окончательное торможение образовавшейся смеси.

Июкектор эффективно может работать только на паре нли пврозвзе с большим процентным содержанием нара. Используют инжектор с центральным подводом в КС как жидкости, так и пара, в зависимости от рабочих параметров компонентов на входе в СА. Отметим, что жестких разграничений между различными типами двухфазных СА нет, При измененли термодннамнческих н физических параметров рабочих компонентов перед соплами СА часто можно осуществить переход от одного типа СА к другому. Поэтому теория двухфазных СА должна быть единой с некоторыми дополнительными допущениями, используемыми для упрощения расчетов СА различных типов.

На основании сказанного выше н построено дальнейшее изложение глав в монографии. 1.2. Облнсти применении двукфазньях струйных аппаратов Двухфазные СА находят широкое и разнообразное применение в различных отраслях промышленности: в химической н пищевой, нефтегазодобывающей н нефтеперерабатывающей, теплоэнергетике, судостроении, ракетостроении, знергомашиностроенни н др. Более столетия их используют в мобильных н стационарных паровых машинах, на тепловых электростанциях.

Их применяют в качестве воздухоотсасывающих устройств конденсацнонных установок, например для отсоса паровоздушной смеси нз вакуумных конденсаторов паровых турбин н непосредственно в качестве самих вакуумных конденсаторов (струйных), для вакуумной деазрацни волы, для создания вакуума в различных емкостях, в воздушных зжекцнонных холодильных установках, в регенеративных смешивающнх устройствах на ТЗЦ, в качестве питательных насосов паровых котлов н т. и.

(( — 5). В нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности их используют для сбора ннзконапорных (в том числе факельных) газов с целью их дальнейшей транспортировки 1б Глаза к 06щне я или утилнзщцги 16-141; длл создании вакуума в ректифнкационных колоннах 115 — 401; в системах улавливанил лагких фракций нефти и нефтепродуктов из резервуаров 141 — 43); дла откачки нефти из скважин 1441 н в других цепах. В пищевой промышленности двух- финне СА прнмеюпот дла обогащеннх воздухом дрожжевого сусла, В сельском хозяйстве — длл распылнванил ядохимикатов при орошений полай. ЖГСА использузот также для сжатия и тщатель- ЙОГО перемешнванил газа с жндкостььэ с целью ускОрения химн ческих и бнолщйческих режций, абсорбшюнных процессов; длл созданиа вакуума в аппаратик перегойхй йрсдуктов хймйческоб й нефтехимической промыпщенноегей.

Ойй мо у* найти применение ллл плавкй й разлива металла под вакуумом, для Вакуумной сушки ПИЩЕВЬГХ ПРОДУЖТОВ Н ЛРЕВФСНЗПЯ. В свкзй с йеобходимостыо созданиа долговременно действукнцих космнческих станцйб СА используют В космических силовых усзановках, рабапнощих по циклу Ренкина 1451. В энергетических МГД-установках эффективно применять парожндкостные инжекторы для рйзгойа жидкости, кййетйческая энергия которой йспользуетсл в МГД-генераторе 146-5О1.

Длл проведениа наземных огневых йспытэййй реактивных двигателей в высотных условиях использучот барокамеры„в которых разрлжение создают СА 151, 521. Освоение Мирового океана и Возннкщая В ФВязи с этим возможность применения в качестВФ одного из рабочих тел окружающей Водной среды вызвалн интерес к двухфазным СА как элементам двигателей, работающих под ВоДой 153-631. В подводных двитатЕЛВНЫХ УстанОИКах СА могут быль использованы длл повьппенил термического КПД цикла (затурбннные СА) и пропульсивного КОД движителл 1пп оште СА).