噴射泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

1、噴射泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理靠高壓工作流體經(jīng)噴嘴后產(chǎn)生的高速射流來引射被吸流體，與之進(jìn)行動量交換，以使被引射流體的能量增加，從而實(shí)現(xiàn)吸排作用。常用的工作流體有水、水蒸氣、空氣。被引射流體則可以是氣體、液體或有流動性的固、液混合物。噴射泵-工作流體和被引射流體皆為非彈性介質(zhì)噴射器-有一種為彈性介質(zhì)(氣體)(一)水射水泵的結(jié)構(gòu)和工作原理以水為工作流體和為引射流體的水射水泵。水射水泵主要由噴嘴1、吸人室2、混合室3和擴(kuò)壓室4等幾部分組成，如圖51所示。圖511工作液體經(jīng)噴嘴形成高速射流。噴嘴由收縮的圓錐形或流線形的管加上出口處一小段圓柱形管道所構(gòu)成。一般采用螺紋與泵體相連接，以便拆換。由離心泵供應(yīng)P為

2、0.31.5MPa的工作水流，經(jīng)噴嘴射人吸人室，壓力降到吸人壓力Ps，從而將壓力能轉(zhuǎn)換為動能，在噴嘴出口形成流速v1可達(dá)25 50ms的射流。工作水體積Q，取決于 (pp-ps)和噴嘴出口孔徑d。噴嘴引起的水力損失稱為噴嘴損失。2高速射流卷帶被引射流體并與之在混合室進(jìn)行動量交換工作流體自噴嘴噴出，由于射流質(zhì)點(diǎn)的橫向紊動和擴(kuò)散作用，與周圍的介質(zhì)進(jìn)行動量交換并將其帶走，使吸人室形成低壓，從而將被引射流體吸人。噴嘴射流流束由于其外圍部分逐漸與周圍介質(zhì)摻混，使保持v1流速的流核區(qū)逐漸縮小，以至最終消失，形同收縮的圓錐體。噴嘴射流流束的邊界層在射流方向逐漸擴(kuò)大，形成擴(kuò)張的圓錐體。邊界層的流束，在內(nèi)表面處

3、與流核區(qū)的流速相同，并沿徑向遞減，在其外表面處則與周圍介質(zhì)的流速相等。當(dāng)這圓錐體狀的流束與混合室的壁面相遇后，流束的橫截面積就不再擴(kuò)大。這時(shí)，橫截面上的流束分布很不均勻. 而混合室的作用就在于使流體充分的進(jìn)行動量交換，以使其出口外的液流速度盡可能趨于均勻。實(shí)驗(yàn)表明，進(jìn)入擴(kuò)壓室時(shí)的液流速度越均勻，擴(kuò)壓室中的能量損失就越小。混合室又稱喉管。常做成圓柱形。中、低揚(yáng)程泵也可將混合室做成圓錐形與圓柱形相組合，以減少混合時(shí)的能量損失。如流束與混合室的壁面相交于圓錐形部分，則流束在隨后錐形段的流動中壓力還會下降，于是泵內(nèi)的最低壓力將出現(xiàn)在混合室圓柱段進(jìn)口截面B一B處。隨著動量交換的繼續(xù)進(jìn)行，流束漸趨均勻，壓

4、力也逐漸升高，直至速度完全均勻后，壓力的升高也就停止；混合室的水力損失除混合室進(jìn)口損失、混合室摩擦損失外，最主要的是混合損失。它是速度相差很大的工作流體和被引射流體在混合過程中進(jìn)行動量交換而引起的能量損失，是噴射泵的主要能量損失之一。3液流經(jīng)擴(kuò)壓室將速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ軘U(kuò)壓室是一段擴(kuò)張的錐管。它可使液流在其中降低流速，增加壓力，從而將動能轉(zhuǎn)換為壓力能。實(shí)驗(yàn)證明，擴(kuò)壓室的擴(kuò)張角做成8° 10 ° 時(shí)，擴(kuò)壓過程的能量損失最小。（二）水射水泵的性能1. 水射水泵的特性曲線 ：水射水泵的特性通常用無因次特性曲線來表示，它是流量比(亦稱引射系數(shù))與揚(yáng)程比和效率的關(guān)系曲線。流量比&

5、;micro;為µ=QsQp          式中：Qs被引射流體的體積流量，m3s；           Qp工作流體的體積流量，m3s。           當(dāng)流量改以質(zhì)量流量表示時(shí)，相應(yīng)的質(zhì)量流量比用µm表示，即µm=Gs/Gp，若工作流體和被引射流體是同一種介質(zhì)µm=µ，則。噴射泵的揚(yáng)程比

6、                      h=H/Hp     式中；H被引射流體經(jīng)過泵后所增加的水頭，m；           Hp 工作流體與被引射流體進(jìn)泵時(shí)的水頭之差，m。由于流體的位置頭和速度頭與壓力頭相比可忽略不計(jì)，當(dāng)工作流體與被引射流體是同一介質(zhì)時(shí)，揚(yáng)程比即為相對壓差 ，（5-4）   

7、60; 圖52表示幾種面積比m值不同的水射水泵的無因次特性曲線。它給出了揚(yáng)程比(相對壓差)h、效率與流量比(引射系數(shù))&micro;的關(guān)系。對噴射泵來說，泵的效率是指同一時(shí)間內(nèi)被引射流體所能得到的能量(有效功率)與工作流體所失去的能量(輸入功率)之比。即（55）    由圖52可以得出以下結(jié)論：   (1)m值較小時(shí)，泵的引射系數(shù)(流量比)較小，但所能達(dá)到的相對壓差較高，故特性曲線比較陡峭；而m值較大時(shí)，泵的引射系數(shù)較大，但其所能達(dá)到的相對壓差較小，故特性曲線比較平坦。通常認(rèn)為m<3屬高揚(yáng)程水噴射泵，m>7屬低揚(yáng)程水噴射泵，m37屬中

8、揚(yáng)程水噴射泵。造成上述情況的原因是：泵的m值越小，喉管截面積的相對值越小，被引射的流量也就相對較少(流量比小)，所以每單位量的被引射流體所能得到的能量也就越多，即相對壓差就越大。圖52中虛線所畫出的包絡(luò)線即表示不同m值的水射水泵所能達(dá)到的最大相對樂差和最高效率。   (2)噴射泵的效率很低。噴射泵雖不存在機(jī)械損失和容積損失，但其水力損失(包括噴嘴損失、混合室進(jìn)口損失、混合室摩擦損失、混合損失和擴(kuò)壓室損失)很大。   m值不同的噴射泵，其最佳工況的效率及各部分損失所占的比例也不同。m值小的泵，因其引射的流體流量較小，混合損失也就相對較小，但流體在混合室和擴(kuò)

9、壓室中的流速較大，故混合室摩擦損失、擴(kuò)壓室損失要大一些，其效率曲線比較陡峭，高效區(qū)較窄。而m值較大的泵，由于被引射的流體流量較大，混合損失較大，但其它損失相對小些，效率曲線比較平坦。對應(yīng)不同的引射系數(shù)，存在不同的最佳m值，采用最佳m值的泵效率最高，能達(dá)到的相對壓差也最大。在圖52下部由虛線所畫出的包絡(luò)線，即表示水射水泵在不同引射系數(shù)下采用最佳m值時(shí)所能達(dá)到的最高效率。m=35的水射水泵可達(dá)到的效率較高，其中以m4的水射水泵在&micro;=1時(shí)的效率最高。表51給出幾種m值不同的泵的最高效率及各項(xiàng)功率損失在總輸入功率中所占的百分比。   圖53給出一水射水泵的實(shí)測無

10、因次特性曲線。泵的m值為625。從圖中可以看出，當(dāng)泵所造成的揚(yáng)程比降低到一定程度后，泵的流量比&micro;就不再增加，同時(shí)效率也急劇下降，這時(shí)泵的流量比稱為臨界流量比(或臨界噴射系數(shù))，用仆。表示。相應(yīng)的揚(yáng)程比稱臨界揚(yáng)程比，用&micro;cr表示。上述現(xiàn)象表明尺寸既定的噴射泵存在相應(yīng)的極限過流能力。實(shí)踐表明，水射水泵即使長期在臨界揚(yáng)程比下工作，仍很平穩(wěn)，并無汽蝕破壞產(chǎn)生2工作參數(shù)變化對水射水泵流量的影響   (1)當(dāng)其它條件不變時(shí)，如果泵的排出壓力pd加增加，由式(54)可知，泵的揚(yáng)程比即增大，由性能曲線可見，泵的流量比&micro;相應(yīng)減小，即

11、泵的吸人流量Qs就會減小。反之，若pd減小，則Qs增大；但如&micro;增大到達(dá)到了臨界流量比&micro;r，則Qs將不會再增加。所以，在管理水噴射泵時(shí)應(yīng)防止排出管路阻塞和單向閥卡死，避免排出壓力過高而導(dǎo)致流量減小。   (2)當(dāng)其它條件不變時(shí)，如工作壓力pp降低，則揚(yáng)程比增大，流量比&micro;減?。欢矣墒?51)可知，這時(shí)工作水流量Qp也減小，故吸人流量Qs就會迅速減小。反之，如工作壓力pp，增大，則Qs增大。但當(dāng)Qs增大到一定程度時(shí)，會達(dá)到極限過流能力。這時(shí)工作壓力pp若進(jìn)一步增大，雖會使工作水流量Qp增加，但&micro;cr卻會減小，也就是說，一臺泵所能達(dá)到的極限流量Qs=Qp*&micro;cr基本不變    圖5-3 水射水泵的實(shí)測無因次特性曲線。   (3)當(dāng)其它條件不變時(shí)，如吸人壓力ps降低，則揚(yáng)程比增大，這時(shí)流量比&micro;減小，即吸人流量Q5減小。反之，ps增大，則Qs也增大。m值較大的泵，壓力參數(shù)變化對泵流量的影響較大。（三）噴射泵的特點(diǎn)具有以下特點(diǎn)：(1)