CC BY
38
УДК 53.697.5
Бондарь Е.А., зав.лаб. (ДонИЖТ)
ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЭЖЕКЦИИ ВО ВХОДНОЙ ЧАСТИ ЭЖЕКТОРНОГО УСТРОЙСТВА
Постановка вопроса. Режим работы эжекторного устройства в значительной степени зависит от количества подсасываемой жидкотекучей среды, то есть от коэффициента эжекции в, определяемого по соотношению
в = (1)
а
где О2 - секундный расход подсасываемой (эжектируемой жидкотекучей среды);
О] - секундный расход эжектирующего потока.
В работе [1] описаны теоретические и экспериментальные исследования аэродинамики газовых потоков во входной части эжектора. Установлено, что поле скоростей в сечении газового потока во входной части эжектора соответствует аэродинамике свободной струи. При этом выделяется два участка свободной газовой струи: начальный участок -часть потока на выходе из выхлопного патрубка, в котором скорость в центре потока сохраняется равной скорости выхода из выхлопного патрубка. Автором работы [1] показано, что длина начального участка свободной газовой струи составляет примерно двенадцать радиусов выхлопного патрубка эжектирующего потока Я], то есть
X * 12, (2)
где х - расстояние от выхлопного патрубка эжектирующего потока по направлению его движения.
Для основной части газового потока установлена зависимость между значениями коэффициента эжекции в и относительным сечением т
/з
т = / , (3)
где / - площадь поперечного сечения газового потока в месте соприкосновения его со стенками канала;
/ - площадь поперечного сечения газового потока на выходе выхлопного патрубка.
т
2 (1 + (4)
Для начального участка струи зависимость типа т = /(в) не установлена.
Цель работы. Целью работы является установление аналитической зависимости между величиной т и коэффициентом эжекции для начального участка свободной струи.
Основная часть. Для установления расчетной зависимости типа т = /(в) использованы результаты лабораторных исследований, изложенные в работе [1] . Результаты этих зависимостей показаны на рисунке 1.
Из рисунка 1 следует, что отношение массы газовоздушной смеси в газовом потоке к массе газа в устье свободной струи в зависимости от расстояния х от устья струи изменяется по линейному закону и может быть выражено зависимостью
О
= * + Ъх . (5)
При х=0 подсасывание воздуха в эжекторное устройство не
О
происходит, тогда —— = 1,0. Подставляя это соотношение в формулу (5) получим: а = 1,0.
О
При граничном значении Х2 = 12 Я1 из рисунка 1 находим =1,9
О
тогда подставляя в формулу (5) граничное значение Х2 = 12 Я1 и-с— =1,9
О,
можно получить значение коэффициента Ь
В=(],9-1,0) / (12 Я]) =0,075/Я]
(6)
Рисунок 1 - Результаты экспериментальных исследований изменения параметров газового потока во входной части эжекторного устройства.
Таким образом, для начального участка газового потока имеет место зависимость
о х
=1 + 0,075— . (7)
о
Соотношение массовых расходов выразим через коэффициент
О,
эжекции в
= (О 2 + = 1 + °!= + (8) О, О, О, к '
Из совместного решения уравнений (8) и (9) находим
в = 0,075Х . (9)
Я1
Автором работы [1] установлено, что тангенс половинного угла конусности свободной струи на начальном ее участке составляет 0,145,отсюда следует
Я = Я1 + 0,145 Х , при 0 < Х < 12 Я1, (10)
где Я - радиус потока газовой струи на начальном участке при расстоянии Х от устья выхлопного патрубка.
Если из уравнения (10) найти величину Х и подставить ее значение в формулу (9), то можно установить зависимость между коэффициентом эжекции в и отношением радиусов газовой струи или отношением площадей поперечного сечения газового потока.
в = 0,517
Г я > Г П 1
— 1 = 0,517
1Я1 у Л )
при 0 < Х < 12 Я1, (11)
где / - площадь поперечного сечения струи на некотором
расстоянии Х< 12 Я1 от устья газового потока;
/1 - площадь поперечного сечения устья эжектирующей струи.
л
Обозначив отношение площадей — через т из уравнения
Л
(11)получим
т = (1 +1,93в)2, при 0 < X < 12 Я], (12)
Соотношение (12) выражает связь между отношением площадей поперечного сечения газового потока на начальном участке свободной струи и коэффициентом эжекции р.
Далее найдем граничные условия для величин, входящих в формулу
(12).
Из соотношения (10) следует, что длина начального участка свободной струи ограничена двенадцатью радиусами устья струи, то-есть
0 < X < 12 Я]. (13)
Граничное значение радиуса свободной струи на ее начальном участке определяется соотношением
Я] < Я < 2,74 Я]. (14)
Граничное значение коэффициента эжекции на начальном участке свободной струи можно определить, подставив в соотношение(12) значение Я из соотношения (14), то-есть получим
0 < р< 0,9. (15)
Выводы. Для начального участка свободной струи получена зависимость для определения коэффициента эжекции р и границы ее использования по расстоянию X от устья газового потока и по величине радиуса Я газового потока. Для основного участка свободной струи может быть использована расчетная зависимость (4), установленная автором работы [1].
Список литературы
1. Успенский В. А., Кузнецов Ю.М. Струйные вакуумные насосы.М.:Машиностроение, 1973. 144с.
