Эжекторы.

Анри Жаффар

Широкое распространение в современной технике получили пароструйные аппараты. Они создают и поддерживают вакуум в различных технологических процессах. К таким системам можно отнести и эжектор.

Эжектор — (фр. ejecteur, от ejecter — выбрасывать от лат. ejicio) — гидравлическое устройство, в котором происходит передача кинетической энергии от одной среды, движущейся с большей скоростью, к другой. Эжектор, работая по закону Бернулли, создает в сужающемся сечении пониженное давление одной среды, что вызывает подсос в поток другой среды, которая затем переносится и удаляется от места всасывания энергией первой среды. Эжекторы используются в струйных насосах: водоструйных, жидкостно-ртутных, паро-ртутных, паромасляных. Эжекторы можно отнести к типу струйного вакуумного насоса. Конструкция эжектора состоит из сопла, всасывающей камеры и диффузора. Диффузоры - это каналы, где происходит превращение одной энергии в другую, а именно кинетической в потенциальную. Таким образом, происходит повышение давления за счет снижения скорости. В сопле создается поток пара либо газа, который называется рабочей средой. Эта среда движется с достаточно большой скоростью и турбулентно, из-за чего в рабочей камере создается разряжение. Под действием разряженного воздуха, созданная смесь удаляется из рабочей камеры. Данный процесс всасывания пара или газа можно описать двумя уравнениями: уравнением неразрывности и уравнением истечения.

Уравнение неразрывности исходит из условия, что расход пара или газа в любом сечении является константой. Таким образом:

В основе уравнения истечения потока пара или газа лежит первый закон термодинамики:

,

Односопельный эжектор

Эжектирование - это приведение в движение пара или газа путем разряжения среды, которая создается другим, движущимся с большей скоростью, рабочим потоком. Поток, движущийся под напором, создает разряжение и называется эжектирующим (активным потоком), а приводимая в движение смесь является эжектируемой (пассивной смесью). В результате их смешения, при эжектировании, пассивная смесь передает энергию активному потоку, вследствие чего скорости и другие показатели выравниваются. В качестве потока может использоваться как газ, так и жидкость, а также пар различного характера. Эжектирование лежит в основе работы всех пароструйных аппаратов, к которым относятся эжекторы и инжекторы. По своему устройству, а так же по принципу действия многие инжекторы и эжекторы очень схожи. Однако у каждого в принципе работы есть отличительные черты. Так же в истории упоминается об их одновременном открытии французским ученым Анри Жиффаром в 1852 году. Запатентованная в 1858 году конструкция инжектора принципиально не имеет отличий с современной. Изобретенная конструкция инжектора нашла свое широкое применение в паровозостроении, в паровых котельных, на пароходах, а также применялась для дезинфекции армейских мундиров. Однако упоминание о применении пароструйного аппарата для целей поддержания вакуума в паровой турбине было лишь в 1903 году. Такой аппарат на трубостроительном заводе впервые применил английский инженер Чарльз Альдежрнон Парсонс. Он при помощи этого аппарата, известного в наши дни под названием «эжектор», удалял из конденсатора паровой турбины паровоздушную смесь. А необходимо ему это было для поддержания вакуума в системе турбины. Таким образом, известный уже 1852 году эжектор, только в 1903 году получил свое широкое применение. Связанно это было с тем, что не были описанных к тому времени некоторые законы физики. Недостающие законы, описывающие расширение пара были выведены к 1900 годам. Изобретенный в 1880 году двигатель внутреннего сгорания только к 1900 году достиг своего апогея. Данное изобретение положило начало «войне моторов». Корабли перестали зависеть от силы ветра, а значит от стихии, самолеты поднялись в небо, танки, субмарины стали ударной силой армии. Теперь не только в воздухе и под водой развивались военные действия. Военные конфликты стали еще и промышленными, тот сильней у кого техника на высоте.

Карл Густав де Лаваль

Шведский инженер Карл Густав де Лаваль в 1889 году впервые применил сопло расширенное на выходе. Такое сопло позволило получить большие скорости пара. Скорость вращения ротора в турбинах увеличилась. А применение в 1903 году Парсонсом прототипа эжектора и наработки его шведского коллеги приблизили эжектор к устройствам повышенной мощности.

Эжекторы удаляют газы или жидкости из рабочего пространства, и характеризуется данное устройство коэффициентом эжекции.

,

Эжекторное оборудование нашло свое широкое применение в эжекционных системах охлаждения двигателей, в паротурбинных установках, в эксгаустерах, в кондиционерах и даже в простых пульверизаторах. Эжекторы используются для вентиляции помещений, для откачки горячих газов, для выведения из многочисленных установок отработанных газов, для всасывания атмосферного воздуха через радиатор, для распыления масел и мазута в форсунках. Эжекторные устройства применяются для вентилирования помещений движущихся объектов, которыми являются вагоны поездов, салоны автомобилей, каюты кораблей. В случае движущихся объектов в конструкции эжектора применяется конфузор, который имеет обратные диффузеру параметры и некоторые конструктивные различия. Поток воздуха, движущийся навстречу эжектору, имеет скорость движения транспорта. При этом движении в конфузор эжектора попадает небольшая масса воздуха. В некоторой части эжектора создается давление ниже, чем в помещении. Соответственно воздух из помещения направляется по отводящей трубке, где его подхватывает струя эжектирующего потока, которая в последующем выводит его наружу. Чем выше скорость движения транспорта, тем эффективнее работает система эжектора. Устройство может работать при наличии ветровой нагрузки и в стационарном режиме.

Многосопельный эжектор

Эжектор применяется для транспортировки жидкостей за счет кинетической энергии движущегося потока воздуха. Побелочные устройства и пульверизаторы, в которых используется эжектор, работают так: поток воздуха, нагнетаемый дополнительным устройством в цилиндрическую трубку, создает разряжение в отсасывающей трубке и жидкость поднимается по трубке, после чего на выходе распыляется воздушным потоком. В нефтяной промышленности эжектор плотно занял свою нишу. Эжекторно-насосные системы используются для переработки низконапорных нефтяных газов. В промышленности, связанной с переработкой и добычей нефти и газа часто используется жидкостно-газовый эжектор. Принцип работы такого эжектора сводится к тому, что насос, производящий забор рабочей жидкости из сепаратора, подает ее на эжектор. Он в свою очередь откачивает жидкость и компримирует газ. Газ отбирается из сырьевых емкостей, из системы переработки нефти либо из концевых участков сепарации, а так же из очистительного резервуара, предназначенного для очистки сточных вод. Образованная газом и жидкостью смесь из эжектора направляется в сепаратор, там происходит ее отделение от газа. Газ, прошедший процедуру сепарации под необходимым давлением для потребителя подается в систему газосбора. Насосом из сепаратора жидкость снова откачивается и подается к эжектору. Таким способом используемая жидкость постоянно циркулирует по замкнутому контуру, осуществляя тем самым откачку, компримирование и транспортировку газа. В качестве рабочих жидкостей используют различные водные и нефтяные растворы, а так же просто техническую воду.

По сравнению, с компрессорными станциями эжекторное компримирование имеет множество преимуществ, таких как:

• 1. высокая надежность при эксплуатации;
• 2.отсутствие подвижных элементов;
• 3.минимальные вложения при вводе в эксплуатацию.