Струйные насосы.

[КЕН]

Струйные насосы.
Струйные насосы относятся к группе насосов-аппаратов, то есть устройств, не имеющих движущихся частей. В струйном насосе перекачиваемая среда (жидкость, газ или смесь жидкости с газом или твердыми включениями) перемещается внешним потоком (струей) рабочей жидкости. При этом передача энергии от одного потока к другому осуществляется непосредственно без промежуточных узлов.
Струйный насос состоит из следующих основных элементов: рабочего сопла, камеры смешения (горловины), диффузора, входного участка горловины (конфузора). Полость, куда поступает перекачиваемая жидкость, обычно называют рабочей или всасывающей камерой. Рабочее сопло (насадок) в основном располагают соосно с камерой смешения или по периферии камеры смешения в виде кольца. Реже применяют комбинированное расположение рабочего сопла или многоструйные аппараты. Выходная часть (плоскость среза) рабочего сопла должна находиться во входном участке камеры смешения на некотором расстоянии (один-три калибра сопла) перед ним.
Принцип действия струйного насоса следующий. В сопле жидкость за счет сужения поперечного сечения приобретает большую скорость, кинетическая энергия ее возрастает, а потенциальная, следовательно, уменьшается. При этом давление снижается и при определенной скорости становится меньше атмосферного, т.е. во всасывающей камере возникает вакуум. Под действием вакуума жидкость из приемного резервуара по всасывающей трубе поступает во всасывающую камеру и далее в камеру смешения. В камере смешения происходит перемешивание потока рабочей жидкости, при этом рабочая жидкость отдает часть энергии перекачиваемой жидкости, поступившей из приемного резервуара.
Пройдя камеру смешения, поток поступает в диффузор, где его скорость постепенно уменьшается, а статический напор увеличивается. Далее по напорному трубопроводу жидкость попадает в сборный резервуар.
Пренебрегая потерями напора на трение и преодоление местных сопротивлений, можно определить мощность, затраченную на перекачивание жидкости,
Nз = ?gQpHp
и полезную мощность
Nп = ?gQпHп.
Тогда КПД струйного насоса
? = QпHп/QрHр,
где Qп – подача струйного насоса, м3/с; Нп – высота подъема перекачиваемой жидкости, м; Qр – расход рабочей жидкости, м3/с; Нр – рабочий напор, м.
Отношение расхода перекачиваемой жидкости к расходу рабочей называется коэффициентом подсоса или безразмерным расходом
u = Qп/Qр,
а отношение высоты подъема жидкости к полному напору – безразмерным напором
h = Hп/(Hр Hп).
В зависимости от значения коэффициента подсоса и относительного напора значения КПД струйных насосов лежат в пределах 0,15-0,25.
Расчет струйных насосов при заданных Qп, Qр, Hп и Hр сводится к нахождению оптимального диаметра отверстия сопла, диаметра и длины камеры смешения, а также размеров диффузора. Приближенно расход рабочей жидкости, который необходимо подать к соплу струйного насоса, можно определить по формуле
Qр = QпHп/?(Hр - Hп).
Струйные насосы используются для подъема воды из артезианских скважин, для водоотлива и водопонижения при производстве строительных работ, для подмешивания горячей воды в системах отопления. На канализационных сооружениях их используют, например, для удаления осадка из песколовок и перемешивания ила в метантенках. Струйные насосы можно применять также для откачивания воздуха из центробежных насосов перед их пуском.
Достоинствами струйных насосов являются простота конструкции, надежность в работе, небольшие габариты и не высокая стоимость. К недостаткам можно отнести низкий КПД и необходимость подачи к соплу относительно больших объемов жидкости под высоким давлением.