Инжекторы

Инжекторы, струйные насосы, применяемые для нагнетания (инжекторы), подъема (элеваторы), отсасывания (эксгаустеры) и вообще перемещения жидких и газообразных тел.

Рабочим телом в струйном насосе м._б. жидкое, паро- или газообразное тело. Рабочий процесс струйного насоса может протекать без изменения или, наоборот, с изменением физич. состояния рабочего тела, например с конденсацией рабочего пара, приходящего в соприкосновение с холодной перемещаемой жидкостью. В последнем случае располагаемым для совершения нужной работы количеством энергии будет не только живая сила струи, но и та работа, к-рую производит внешнее давление при сокращении объёма конденсирующегося рабочего пара. Поэто-му-то паровыми И., предназначенными для питания водой паровых котлов, можно создавать в напорной водяной линии давление большее, чем давление рабочего пара. Другими словами, беря пар из котла, можно этим паром нагнетать воду в этот же котел, преодолевая добавочные сопротивления в питательном трубопроводе. Механический кпд струйного насоса вообще очень низок; поэтому такие насосы применимы или там, где есть в избытке паровая энергия, или же там, где удобство применения отодвигает на задний план их неэкономичность.

Струйные насосы благодаря надежности их действия незаменимы в качестве резервных установок, всегда готовых к действию (наир. на судах для откачки воды из трюмов). Там же, где одновременно с механич. работой нужно или можно с пользой для дела нагреть перемещаемое вещество путем прямого смешивания его с рабочим телом, струйный насос приобретает все преимущества, так как в этом случае его низкий механический кпд не играет никакой роли, в виду полного использования всей остаточной энергии рабочего тела.

Паровой питательный И. в простейшем его виде изображен на фигуре 1. Через штуцер а к И. из котла подводится пар, который, пройдя через сопло Ь, поступает с большой скоростью в смесительный насадок с. Благодаря засасывающему действию струй пара, а также конденсации пара, в смесительном насадке создается разрежение, заставляющее воду из коробки И. устремляться в насадок. Из смесительного насадка струя смеси воды и конденсата с большой скоростью входит в расширяющееся сопло или диффузор cl, к-рый служит для преобразования энергии скорости (кинетич. энергии) в энергию давления (потенциальную энергию). Давлением струи, выходящей из диффузора, приподнимается питательный обратный клапан, и вода получает доступ в котел. Между смесительным насадком и диффузором оставляется щель, через к-рую при пуске И. будут иметь выход избыточные пар и вода; для удаления их предназначена труба е с имеющимся на ней обратным клапаном. При пуске И. требуется меньше пара, чем при рабо

те последнего полным ходом, поэтому сопло b снабжают регулирующим приспособлением.

Универсальный паровой И. Особенной надёжностью отличается универсальный паровой И. завода бр. Кертинг в Ганновере (Германия), изображенный на фигуре 2. Все операции по приведению этого И. в действие производятся движением одной рукоятки. Начиная перемещать рукоятку из крайнего ее положения, соответствующего нерабочему состоянию И., приоткрываем сперва малый паровой клапан V и т. о. включаем левый, вспомогательный И., которым производится всасывание воды из приемного резервуара. Всосанная вода выбрасывается обратно в

приемный резервуар через канал М и открытый кран Е. Двигая рукоятку далее, закрываем канал М. Тогда вода устремляется по обводному внутреннему каналу ко второму паровому И., входит в насадокс нек-рым давлением и вытекает из И. через канал М_ги кран Е. В то же время начинает приоткрываться большой паровой клапан V_lt чем вводится в действие второй, правый И. Полное открытие вентиля V₁ будет связано с полным закрытием краном канала M_lt через к-рый всосанная вода выливалась в приемный резервуар. После этого для воды останется один только выход в напорную трубу чере^ обратный клапан G.

Саморегулирующийся И. фирмы Шеффер и Буденберг в Магдебурге (Германия) изображен на фигуре 3. Особенностью этого И. является клапан С на смесительном насадке. Клапан этот висит на шарнире и присасывается к смесительному насадку только при наличии разрежения в последнем. Если вследствие попадания воздуха во всасывающую трубу прекращается подсасывание воды И., то клапан С отпадает от смесительного насадка и открывает боковое отверстие для выхода пара и воздуха через обратную трубу. Если подсасывание воды возобновляется, то клапан С опять присасывается к смесительному насадку, а И. автоматически начинает работать нормально. Таким образом нарушение всасывания не влечет за собой необходимости выключать и снова включать И.

В качестве питательных приборов паровые И. применяются в паровозах, локомобилях и мелких стационарных котельных

Воздух

aim

^ Изменение давления

Фигура 4.

установках. В крупных котельных установках питательная вода обычно подогревается за счет тепла отходящих газов, а потому применение И. становится нецелесообразным.

Паровыми И. довольно широко пользуются для нагнетания воздуха в топочные поддувала при сжигании антрацита. Расход пара на инжектор нередко достигает при этом 6—8% от общей паропроизводительности котлов. Такое применение паровых И. оправдывается только в тех случаях, когда антрацит, вследствие легкоплавкости золы, на сухом дутье сжигать невозможно. В паровозах паровым И., или т. н. конусом, создается сильная тяга в трубе. Неэкономичность парового И. в этом случае не играет роли, т. к. мятый пар из машины паровоза другого назначения не имеет.

Пароструйные аппараты в последнее время с успехом применяются в качестве воздушных насосов в конденсационных установках при паровых турбинах. Рабочим паром в этом случае служит или мятый пар от вспомогательной турбины, с давлением ок. 1 aim, или даже свежий пар. Тепло пара, прошедшего И., используется для нагревания конденсата, идущего на питание котлов. На фигуре 4 дана диаграмма рабочего процесса пароструйного И. На фнг. 5 представлен двойной пароструйный воздушный насос системы Гофера. Пар, поступая через трубку Ь, протекает последовательно.через два сопла, из которых первое имеет круглое, а второе—кольцеобразное сечение. В первом сопле пар расширяется до давления р_г, под которым притекает воздух. После того как в первом диффузоре давление переходит в р₂>Рх, выходящий из кольцевого сопла пар засасывает воздух, поступающий из патрубка а, и нагнетает его во второй диффузор, в котором достигается конечное давление р₃. Коробка из листового металла, вставленная в камеру всасывания, имеет задачей изолировать всасываемый воздух от горячих стенок корпуса инжектора. Между коробкой и стенками инжектора во время работы инжектора образуется разреженное пространство, которое также оказывает изолирующее действие.

Водоструйные инжекторы применяются в качестве воздушных насосов в конденсаторных установках при паровых турбинах. Смесь пара и воздуха всасывается водяной струей, выходящей из насадка со скоростью 20—30 м/ск.Т&к как вследствие конденсации пара, а также преобразования в тепло энергии вихревых движений в струе, возникающих при прохождении воды через центро

Фигура 5.

беленый насос и диффузор, t раоочей воды повышается, то при необходимости пользоваться ограниченным количеством циркулирующей воды следует принимать меры к ее охлаждению. Даже при небольшом повышении температуры рабочей воды существенно падает производительность И. и ухудшается разрежение в конденсаторе. Если через И.

пропустить всю воду, протекающую через конденсатор, то вода к И. может быть под-

Фигура 7.

ведена с небольшой скоростью—ок. 25 м/ск; особого насоса при этом не требуется, и вода прокачивается через И. циркуляционным насосом. При малых количествах рабочей воды требуются большие скорости (порядка 60 м/ск), для создания которых требуются осо-

Шбые насосы. На фигуре 6 изображен водоструйный воздушный насос Пауля Мейера, выполненный заводом Аугсбург-Нюрн-бергского об-ва (Германия). Отработавшая в И. вода выбрасывается в канал, подводящий к конденсатору свежую воду, и, так. обр., особого расхода воды на И. не требуется. Если конденсационная установка работа

ет с обратным охлаждением, то напора, требующегося для подачи воды на градирню (обычно ок. 6 м) и создаваемого циркуляционным насосом, бывает достаточно для действия И. Отработавшая в И. вода направляется в этом случае в трубу, отводящую воду из конденсатора. Отсосанный И. воз-

дух выделяется из воды уже на градирне. Другое практич. применение (очищение колодцев) водоструйных И. показано на фигуре 7.

Газоструйные И. Простейший пример представляет широко распространенная в лабораторной практике газовая горелка Бунзена. Газоструйные И. находят также применение при устройстве дымососов т. н. непрямого действия (фигура 8); здесь работа производится воздухом от вентилятора V, но предусмотрена запасная паровая тяга S.

Основные уравнения рабочего процесса струйного И., работающего без изменения физич. состояния рабочего тела, даются ниже по Пфотенгауеру. В приводимых ф-лах приняты обозначения, указанные на фигуре 9 и в следующей таблице:

4) Кпд И., предназначенного для сообщения ускорения перемещаемому телу,

Vt =

Qi+ Q г Qi

/<М*_	F	1 + S
w -	F₀	m
		«1 _

(1 + q)

Кпд И., предназначенного для подъема или нагнетания перемещаемого тела,

_ У ·. Ь-х _ Yi h% —в. ^hx

^νΡ~ ii “у, ? -^s

Q, fv dp Λ

y,fvdp

•p

Yifvdp

Коэффициент потерь

#-ί[·+®)·+.

2 (D + D„) ¹

Коэфф. β увеличивается под влиянием процессов превращения работы в тепло, имею-

Места, к которым относятся обозначения	Диаметр в свету в м	Площадь попер, сеч. В М²	Средняя скорость в м/ск	Коэфф. сжатия струи	Коэфф. потери скорости	Коэфф. расхода.
Отверстие сопла..	di	fi	^ωι	^а1	Я> i	th
Отверстие всасыв. трубы.	п.	к	О) 2	а₂	<Рг	μ₂
Входное отверстие диффузора.	D	F	(О	—	—	—
Выходное отверстие диффузора.	Do	F₀	ω₀

при чем р, р₀—абс. давления в килограммах/м² или миллиметров вод. ст.; V—удельный объём в м³/кг; γ— вес 1 .и³ в килограммах; I—длина в м, λ₀—коэффициент трения о стены в диффузоре; Q—секундный расход вещества по весу в килограммах; V—секундный расход вещества по объёму в м³; β—коэффициент потерь.

1) Относительный вес перемещаемого вещества

относительный объём перемещаем, вещества

У i _ Qi Yi ₌ Yt _

Vi Уг-Qi У

2) Относительное разрежение всасывания

3) Удельный расход силы на 1 килограмм перемещаемого веса, на 1 миллиметров вод. ст. (или 1 килограмм/м³) разрежения всасывания и на 1 м³ удельного объёма рабочего вещества

АГ Яе -ПУ* ₌Q,-h_x

1			ε	Г
2φ;\|	[е-б	\|-β^!·		Η	1 - 9Ρ	Κ:>

щих всегда место в выкидной трубе. Явление это парализуется тем, что этой трубе придают форму расширяющегося конуса. С увеличением β быстро растет затрата работы, которая при прочих равных условиях будет тем меньше, чем больше уд. в рабочей массы.

Лит.: Pfotenhauer Н., Der Energiebedurf v. Injektoranlagen, «Ztschr. d. Bayer. Dampfkesselrevisions-vereines», 1913, H. 16—20; Zenner Gr., Kolori-metrlsche Untersuchung d. Giffardschen Dainptstrahl-pumpe. Techn. Thermodynamik, B. 2, Leipzig, 1906; Schrauff, Untcrsucbungen uberd. Arbeitsvorgang im Injektor, «Mitt. Forsch.», B., 1909. П. Соловьев.