Инжекторы (1046633), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Таким образом, статическое давление в КС инжектора является сложной функцией от козффициента зжекцнн, входных тем- ; э Дм1упенаа, прививаемые пса расчега инжектора ператур и давлений пара и жидкости, начальной степени сухости лара. геометрии КС и ряда других параметров, Однако в первом нрцблнжении среднее статическое давление на стенке КС можно л(ч1нять равным давлению насыщенных паров жидкости при температуре смеси в выходаиам сечении КС перед скачком уплотнения, Р ., =Рэ(7., ).
Сравнение рассчитанных по формуле (5.2) значений Р, с, с экспериментальными (13б) показало их удовлетворительное согласование для КС с длиной не меньше оптимальной. )3 такой КС достигается максимально воэможная степень конденсации пара С,„,. При этом, согласно (5.1), Р,'.а = Р.',, = Р,(Т,'.„). Это дает возможность на основании формулы (2.25) и условия (5.2) принимать при расчете инжекторов в уравнениях эжекцин (3.1) — (3.3) коэффициент 5.4. Допуп(енин, приниывегные при расчете инжектора Для раечка критических режимов работы инжектора с помогцью уравнений эжекции (2,30) — (2,32) остаются в силе все допущения, принятые а 3.4. Кроме того„используем следующие дополнительные допущения: 1)динамический и кинетический коэффзщиенты связи эрэя жилкости в сечении 2 — 2 (см.
рнс. 1,1) равны единице(Л .. =1; П а,~, -., = 1 ); 2)среднее касательное напряжение на стенке КС между сечениями 1 — 1 и 2 — 2 равно нулю (т г н = О); 3)в КС реализуется максимально возможная степень кона ац а ~ пара ((' =С нов)~ 4)среднее нормалыюе давление на стенке КС определяегся по формуле (2.25) при с =1, Чтобы можно было использовать при расчете инжектора все приведенные в гл. 2 уравнения, включая уравнения эжекции, примем массовую долю пара в парогазовой смеси на входе в КС г)л, --0,999, т е.
считаем, что поступающий в СЛ паровой поток сос гонт иэ 99,9 еа (мас.) пара н 0,1;4 неконденснруюшегося газа. Проанализируем дополнительные допущения. Первое можно принять с учетом описанной выпас картины течения двухфазного '$8 1аааа 5. 11арожндкокгнме и нарога)ожн!!костные СА (инжектопн) потока в проточной части инжектора„ в частности интенсивного разрушения жидкостной струи потоком пара в пределах КС на капли, их разгона и перераспределения по сечению, а также того, что в инжекторах плошадь выходного сечения КС Всегда соизмерима с площадью жидкостного сопла, Все зто позволяет рассчитывать инжекторы с удовлетворительной точностью, принимая двухфазную смесь в выходном сечении КС гомогенной. Второе допущение справедливо, так как потери на трение в КС, имеющих Оптимальную длину, незначительны по сраВненню с другими потерями, а значит, в первом приближении их можно не учитывать.
Заметим„что приведенную в 3.9 методику расчета среднего касательного напряжения на стенке КС нельзя использовать для инжекторов, так как в них поток капель на стенку попадает в основном (при центральном подводе жидкости в КС) в результате интенсивного разрушения жидкостной струи омывающим ее высокоскоростным парогазовым потоком. Третье допущение принято с учетом того, что, изменяя конструктивно длину КС, ее форму„расположение сопл и ряд других параметров, можно получить максимально возможную степень конденсации пара В КС (методика определения С „„ приведена в 5.2). Отметим, что при С< С , например в силу неоптимальных геометрических параметров КС, давления за скачком уплотнения (см. рис. 5.3) и на выходе из инжектора уменьшаются.
Этим в основном объясняется повышенный разброс между зкспериментальными и расчетными значениями Р,:, для ряла инжекторов. Обоснование четвертого допущения бьшо дшю в 5З. При расчете, параметров инжектора необходимо также учитывать, что скорости истечения в КС жидкостного и газообразного потоков, входящие в уравнения зжекцни, должны быть умножены на соответствующие косинусы утлов между осями сопл н КС прн их непараллельности, К)юме то!О, с.надует иметь в Виду, ~!ТО при Вьгводе уравнений зжекции (см, 2.! ) было принято допущение, что пар является идеальным газом и подчиняется соответствующему уравнению состояния. Это приемлемо только, если пар в сопле пере!.ретый. Если же пар на вхоле в сопло влажный, то расчет нужно проводить по равновесной термодинамической модели с использованием ! — к-диаграммы.
Б зтОм случае уравнення зжекции следует записывать с учетом реального состояния пара на входе в КС и вносимого им импульса, '5. Нпияиие геометрических и ремимимх параметров иа характеристики СА 289 5.5. Влияние геометрических и режимных параметров на характеристики иижекгора 5.бгД. Влияние плошади горловины камеры смешения н полноты конденсации пара ив характеристики инжектора При работе инжектора на режиме максимального противолавления скачок уплотнения располагается в горловине КС.
При фиксированных параметрах парового и жидкостного потоков иа ~~~де в КС д~в~ени~ на в~~од~ из ин~~~~~ра ~~льн~ зави~и~ От ггоперечной площади, занимаемой скачком. Инжектор будет иметь максимальный КПД при минимально возможной площади скачкгч гак как в зтом случае заданному количеству движения потоков пара и жидкости на входе в КС соответствует максимальное давление на выходе из диффузора. Обычно КПД инжектора вычисляют по формуле Ог,Ж. — Р',~+6Н~~Р;'; -Рме) Рм Ол О'Че г.ле 6г, бм, — расходы паРН и жидкости; Р;., — давление ТОР- можения смеси в выходном сечении длффузора; Р;,, Р.', — давления торможения пара и жидкости перед соплом„АОв — распола, аемый перепад знтальпий парового потока. Здесь КПД определяет, какая часть располагаемой знергин паровой фазы преобразуется и полезную работу инжектора.
Пусть задаиьг термодинамические параметры торможения пара и жидкости на входе в инжектор и геометрии сопл, Тогда при работе СА в режиме инжектора остается постоянным количество движения потоков на входе в КС. При зтом параметры смеси в выходном сечении КС и на ~~~~д~ из ин~~~~~ра буду"г зависеть от геометрии КС, В частнОсти от ее длины и диаметра горловины, Длина КС оказывает влияние на степень конденсации в ней пара и через зто на характеристики инжектора.
Недостаточная степень конденсации пара в выходном сечении КС может не позволить гапустить СА в режиме инжектора. Построим расчетные зависимости изменения максимальной С „., и минимальной С и степени конденсации пара в КС от площади ее горловины или, что то же самое, от конусиости КС ,и:= Рг г' Р; ~см. рис. 5.6). При расчете геометрию парового и жидкостйого сопл, параметры рабочих потоков на входе в инжектор и друг ие исходные данные, за исключением Д, принимаем такими же, 290 Глава 5.
Парок«сакостныс и нарогазожидкостныс Сд «инжекторы) о,ябс Рис, 5.б. Результаты расчета инжектора 2,5 «вода — водяной оар! и = )б;ус =. 0,499; Б = О, РВОВ„Р.„.—. ),3 ! )ЫПа; 2сс»= 0.62 ЫПа! Г;ь =- 573 К; Г„;, = 2$5 К; <р„, = 0,9б', !р ., = 0,93; о,в р, „=- ); з = ): 9,,= 0,999) как при расчете зависимостей, приведенных на рнс. 53. При построении рис. 5.6 задавались рядом значений )3 и для каждого из них, построив зависимости, аналогичные приведенным на рис.
5.3, нахо- днлиС „, иС,„. На рис. 5.6 видно, что, чем меньше «3, тем уже диапаюн возможных значений степени конденсацни пара в КС АС = С,,— С „, при котором СА может работать в режиме инжектора, Кроме того, чем меньше)5, тем больше должна быть степень конденсации пара в КС. Все зто усложняет запуск аппаратов с узкой горловиной КС в режиме инжектора. При некоторой минимальной конусности )3 ь «м. рис, 5.6) максимальная С н минимальная С, степени конденсации пара в КС сравниваются.
Запустить СА с койусностью КС, меньшей Р,я„, В Режиме инжектоРа становитса теоРетнчески невозможно. Кроме того, на рис. 5.6 приведены зависимости полного давлення торможения потока за скачком уплотнения Р,.' з от )5, построенньзе для двух возможных крайних значений степени конденсации пара С „„н С, Видно, что с уменьшением )3 «площади !.орловины КС) давление на выходе из инжектора «а значит, и его КПД) возрастает, достигая максимума при «5,„. При )3 = сопя! полное даВлеиие торможения потока за скачком у"плотнения падает с уменьшением степени конденсации пара в КС, что обусловлено потерей импульса потока, вызванной ростом среднего по длине КС статисзеского давления на стенке.
На степень конденсации пара оказывает влияние длина КС, В 5.3 были приведены зкспериментальные зависимости давления на выходе нз инжектора Р,'„от длины камеры смешения !'.. «см. рис. 55). Эти зависиыостй имеют максимум при некотороз! оптимальной длине К(, зависящей! как От стш!они кОнденсации В ней з 3.
Влияние герме)ричеекик яре;киинике лераметрее на характеристики Сб 29! пара, так и ат потерь на трение а стенку КС. Надежная методика расчета оптимальной КС' инжектора В настояшее время отсутствует. Следует отметить, что уравнения эжекции (2.30) — (2.32) позволяют учитывать влияние на характеристики инжектора потерь нз трение о стенку КС. Для это!а экспериментально необходимо палоарать приемлемую зависимость для расчета кзсательнО!-о напряжения па стенке КС инжектора. 5,5.2.
Влияние коэффициента эжекпин и температуры жидкости нз характерисгикн инжектора. режим «ззпзрнвання» Для инжектора заданной геОмет)эин Важно знать ззВнсимость полного давления Р,:, на выходе из диффузора иа режиме максимального протнводавления от коэффициента эжекции К, которую часто называют характеристикой инжектора. При фиксированноЙ ! Сометрии ннже$СГОра изменить коэффициент эжек!!ии можно путем изменения как давления Р,„или температуры Т, „пара на входе в СА, так и давления жидкости Р,;.„. Поэтому на практике обычно с! роят зависимости Р,.'„на режиме максимально! О про! Нводзвлениз тл' Р;, е (Р,.:, = )'(Р,', )) при Р„'е =солта или Р', = Р(Р"и ) при Р.; „= сапа!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
