Инжекторы (1046633), страница 3
Текст из файла (страница 3)
) ) — (3.3) не обязательно однояременно рассчитывать удельнзве произволства энтропии и их составляющие. Достаточно, задавшись рядом значений степени конденсации пара в КС, найти такое С =С „, прн кОто)эом 1 вава 5. Ларожялкоотаыо в аооогтпожоакосгяме СА Нноуокз оом) (5.1) Р,' « -- 1;. (Т,"., ), а затем. уменьшая степень конденсации пара, определить С -- С „„., нюке которого пропадают критические режимы работы пнжектора (при этом дискрнминант уравнения (3.1) прохолгп через нуль при С,, и уходит а ооласть отрицательных значений). 5.3, Дроссельная характеристика инжектора.
Статическое давление в камере смешения Типичная дроссельная характеристика инжектора представлена на рис. 5.4, а, Оиа отличается от аналогичной характеристики ЖГСА или ЖГПСА (см., например, рис. 3.11, 3.17, 4.16) отсутствием участка докритических режимов работы. При переходе с критического режима работы (участок а — в) на докритическнй наступает срыв в работе инжектора.
На рис. 5,4, б приведено замеренное в процессе эксперимента распределение статического давления по длине проточной части инжектора. Режим работы инжектора, соответствующий точке а (см. рис. 5.4, а), называется критическим режимом максимального противодавления, а все остальные до этой точки — критическими режимами неполной нагрузки (часто говорят: режим неполной нагр«зки и режим максимального прогиводавления). В соответствии с 3.3, 4.4, 5.! и работами (52, 134, 136, 142) можно прелставить следующую картину течения потоков в КС инжектора, где происходит конденсация основной части пара. На начальном участке струн в силу того, что значение параметра Ц больше критического (см.
4.4), начинается интенсивный унос жидкости в виде капель с поверхности струи и уменьшение площади сечения ее сплошного участка. Относительная длина начального участка зависит от ряда параметров 152. 136, 194), в том числе и от коэффициента эжекции. Например„проведенные авторами 1521 визуальные наблюдения картины течения н замеры локальных параметров потока в КС показали, что длина ее начального участка, в конце которого исчезает сплошной участок водяной струи, в зависимости от коэффициента эжекции составляет от одного до семи ее диаметров. Причем с увеличением коэффициента эжекции длина начального участка уменьшается. За начальным участком образуется двухфазный поток с определенным законом распределения лиспергнрованной фазы по радиусу и длине канала.
Относительная длина основного участка, на котором продолжается процесс конденсации пара и выравнивания концентраций жидкой н паровой 1,3, Д)1осссльнал харак!сристака инжск!ора, (:тативсскос лаалсалс а КС 283 фаз по сечению канала с дальн1..йшим Образованием гомогенИО10 потОка, может быть Определена экспериментально (см., например, (! 36) ).
Б силу больших коэффи1шент'Ов эжекции В инжек10рах, а отличие от ЖГПСА (эжекторов), кинетической энергии парогазового потока хватает для 1авершения газодинамического распьша жидкой струи на отдельные капли В п)заделах относительно небольшой длины КС, перераспределения этна капель по сечению и их разгона, При этом одновременно идет интенсивный процесс конденсации пара. К концу КС, ко~да :сновная часть пара сконденсирована, образуется двухфазный па)эожидкостный пОтОк, В котором скорость распространения мжтых возмушений резко снижается и становится мс,ныне СяороСТИ ЕГО ТЕЧЕНИЯ, Таяна! образом, в инжекторах, как и в эжекторах, на критичесаих режимах работы в Вы- одном сечении КС образуется сверхзвуковой двухфазный парогазожидьостный (парожидкостный) поток, который в скачке уплотнения, сопровожда1ошемся завершением процесса конденсации пара, переходит в дозвуковой поток. За скачком уплотнения в парожидкостном инжекторе течет жидкость, а в парогазожидкостном — жидкостно-газовая смесь.
На режимах неполной нагрузки скачки уплотнения В инжекторах, как и в эжекторах, располагаются в раси1пряклдейся части диффузора (см, рис. 3,13, 3.18, 4.18, б, 5 4). На режиме максимального противолавления скачок уплотнения находится в горловине КС. При давлении, превышающем давление в точке а на рис. 5.4, а, наступаег срыв режима работы инжектора.
Прн этом скачок уплотнения вхо- о$ ~ 1вввв 3. Пврожнлкостныс о Парогврожнлкостнмс СА ~нпжскторц) дит в коннческу1о часть КС, в которой, как отмечалось и 3.', 3.3, его полажение неустойчиво. )то приводит к увеличении) интенсивности пульсаций параметров потока н вызывает повышение давления на срезе газового сопла. Сопло Лаваля с режима недорасшнрення ~на который его, как правила, проектируют в инжекторах) переходит в нерасчетный режим работы с системой ока ~кол, располагаюшихся в расширяюгцейся части сопла.
после которых скорость пара значительно падает. Кинетической энергии парового потока стацовнтся недостаточно для эффективного разгона жидкости н преодоления противодавлення. Поэтому возмущения продолжают распространяться дальше навстречу потоку, достигая входного сечения КС. При протнводавлении на выходе нз аппарата, болыием полных давлений парогаза и жидкости на входе в него, прекрашается поступление рабочих компонентов в КС и инжектор перестает работать.
Неустойчивость скачка в конической КС обусловлена в том числе и нестационарностью процесса, протекающего в нем. Согласно [134)„скачок уплотнения сопровождается двумя видами пульсаций давления — низкочастотными ~15 ... 20 Гц) н высокочастотными(500 ... 1000 Гц). Низкочастотные пульсации, как показали результаты скоростной киносъемки и стробоскопические исследования, связаны с перемещением скачка вдоль оси потока. Прн этом его осевые перемещения могут достигать 20 'о от общей протяженности зоны скачка, Высокочастотные пульсации давления в скачке связаны, вероятно, с захлопываннем в нем пузырьков в силу конденсации пара, вызванной повышением давления. Процессы, происходящие в КС инжектора„являются достаточно сложнымн н сопровождаются обменом количества движения, тепло- н массообменом между разнофазными потоками, структурной перестройкой потока, сверхзвуковыми скоростями течения двухфазной смеси„а также деформацией полей скоростей и давлений, вызванной геометрическим воздействием, скольжением фаз и воздействием диссипативных сил.
Распределение скоростей н статических давлений по сечению КС инжектора характеризуется большоЙ неравномерностью, уменьшаюшейся по течению потока. Поэтому распределение статического давления по длине КС' прн работе на критическом режиме будет зависеть от входных параметров потоков пара и жидкости ~Р,.„, Р„,, Т „, Т„в, К. сгепенн сухости пара), геометрии КС деформы, длины н угла конусности), а также от геометрических параметров и взаимного расположения сопл Пдентрального илн периферийного подвода жидкости, степени у Дроссельная яараятернстняа ннжектора.
Статняесясн: лаваенне в КС 28л расширения парового сопла, угла между осью сопла н осью КС н т д*1. Рассмотрим влияние ряда режимных н геометрических параметров на распределение статического давления по длине КС. На основании экспериментальных зависимостей в работе 1136~ покаыно, что с ростом коэффициента эжекции уровень статического эавления в КС повышается. Это объясняется тем, что лавление в КС при постоянной геометрии определяется температурой жидкости, прн которой происходит конденсация пара.
С ростом коэффициента зжекции средний уровень температуры жидкости в КС повьпцается. На уровень давления в КС большое влияние оказьлваст начальная температура охлаждающей жидкости. Гак, при увеличении температуры жидкости с 14,4 до 54 "С статическое давление на выходе л~ КС возрастает с 0,03 до О,! 1 МПа 11361. Повышение начального давления пара Р, прн неизменной геометрии инжектора приводит к росту коэффицйента эжекции н давления на срезе сопла, в резуль:,ате чего возрастают температура конденсации пара н соответственно статическое давление в КС. Статическое давление сильно зависит от формы, длины и узла вонусности КС.
Кривые распределения статического давления по длине для разных геометрий КС приведены в 11361. Поле статического давления формируется под влиянием геометрических„тепловых и расходных воздействий на смешивающнеся потоки. На начальном цилиндрическом участке КС давление. как правило, падает, поскольку конденсация здесь наиболее интенсивна, а площадь сечения не меняется.
На участке КС с большой конусностью превалнруег влияние геометрического воздействия, и давление начинает расти. Этому способствует также повышение температуры поверхности, Па которой конденсируется пар 1возрастает давление насы.ценных паров жидкости). На выходном участке КС с малой конусностью давление вновь начинает падать. Все перечисленные факторы определяют степень конденсации пара в выходном сечении КС„от которой, как было показано в 5.2, зависит характеристика инжектора. Повышенное по сравнению с давлением насыщенных паров жидкости статнческОС давление в Выходном участке КС означает, что полнота конденсации пара в такой КС недосгаточна.
Это полностью подтверждают результаты расчетов 1'см. рнс. 5.3). Сведений об оптимальной геометрии н длине КС инжектора крайне мало. На рис. 5.5 приведены экспериментальные зависимости изменения давления Р,.:, на выходе из инжектора от длины КС. При этом диаметр н длина горловины КС оставались посто- зав Глаяя 5. Палсжилк~стиие и лапсгмояо лхоствме СЛ 1ввжвктсри3 янными. Видно, что при олина. ковых параметрах потоков пара и воды на входе в КС кривая Р,, = У(1м ) имеет максимум, Уменьшение Р,, справа от максимума объясняется тем, что с ростом длины КС увеличиваются ИОеери на трение.
Снижение Р,;, слева от максимума связано с увеличением паросодсржания двухфазного потока перед скачком уплотнения на выходе из коротких КС, вызванным уменьшением времени взаимодействия парового и водяного потоков. Причем падение 1",, справа от максимума происходйт менее интенсивно„чем слева от него. Это означает, что в меру удлиненная КС более зффективна, чем укороченная, Максимум Р,.', зависит от начального давленйя пара Р,,„, козффициента зжекцни и других параметров потоков на входе в инжектор.
Однако приведенные в 1134, 136~ зкспериментальные данные по выбору оптимальной длины КС получены для узкого диапазона входных параметров потоков пара н жидкости, форм и геометрических размеров КС. Оптимальная КС должна обеспечивать максималыюе иовышение давления иа выходе из инжектора при заданных параметрах потоков на входе в него. Для зтого необходимо обеспечить наибольшее расширение пара в сопле и на начальном участке за ним, а также максимальную его конденсацию к выходному сечению КС до скачка уплотнения при минимальных потерях от взаимодействия разиофазных потоков со стенкой камеры и между собой. Важен также правильный выбор длины горловины КС. Теоретически необходимо, чтобы скачок не выходил за ее пределы, однако чрезмерное увеличение длины горловины нецелесообразио1 так как при зтом возрастают потери на трение. Согласно1134, 1361, в оптимальной КС длина горловины составляет от четырех до шести ее лиамет1ъоВ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
