Расчет пневмоэжекторов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© В.И. Дремов, С.Ю. Ерохин,

Е.А. Никитенко, А.В. Гончаренко, Н.В. Дремова, 2002

УДК 622.8

В.И. Дремов, С.Ю. Ерохин, Е.А. Никитенко, А.В. Гончаренко, Н.В. Дремова РАСЧЕТ ПНЕВМОЭЖЕКТОРОВ

П

невмоэжекторы могут успешно применяться в выработках, где использование воды нежелательно (соляные шахты, шахты по добыче формовочных огнеупорных глин и т. д.), использование их в основном связано с направленной деформацией воздушных потоков, например, с целью аэродинамической изоляции источника пылевыделения.

По конструктивному использованию различают два типа пневмоэжекторов: с круглым и кольцевым соплами.

Закон сохранения секундного импульса для потоков эжектируемого и эжектирующего воздуха имеет вид:

N • Чг (Ус, - Уа) = (т + N • Чі )¥а , (1)

где ч - массовый секундный расход сжатого воздуха через каждое из N сопел, кг/с; т - массовый секундный расход эжектируемого воздуха, кг/с; Ус - скорость истечения воздуха из сопел, м/с; Уа - скорость смеси на выходе, м/с; N -число сопел в эжекторе.

Решив (1) относительно т, получим:

N • 4, (УС, - Уа ) д,

----N • Чг, кг/с,

N • q •VC

m =------------— - 2N • q , кг/с

V

y n

(2)

(3)

Запишем очевидные соотношения:

m + N ■ q

V— =-

PS3

q

>

р • S

C

2p р '

(4)

где р - плотность воздуха, р = 1,24 кг/м3; §Э, 8С - площади эжектора и сопла соответственно, м2; х - коэффициент расхода, х = 0,65 - для щели с острыми кромками; х = 0,7 -для щели с отбортованными кромками; Р - давление у сопла, Па.

Подставив значения из (4) и (3), последовательно получим:

N • ч • Ус • р •

m + N •q

- 2 Nq ,

(5)

m 2 + m^N ■q = N ■qV— • p • S3 - 2m ■ N ■ q - 2 N2 q2 , m 2 + 3m •N •q - N • q(V— • p • S3 - 2N •q) = 0

m = - 1,5N • q + д/ 2,25N2 •q2 + Nq(^ V2p^S3 - 2 N~^q

С целью уменьшения громоздкости формулы (5) значение q необходимо предварительно вычислить по формуле:

q = S—_V— = s— .д ^2P / p (6)

Р

и подставить в выражение (5). Расход воздуха в эжекторе:

V—

m + N • q з Q3 =----------------, м3/с,

Р

(7)

(8)

расход эжектируемого воздуха:

т 3.

qэ = — , м3/с.

Р

Таким образом, для получения расхода эжектируемого воздуха необходимо по заданному значению давления Р подобрать значения площади сопла SЭ. На практике исходным является конструкция эжектора, т.е. значения Sc и SЭ, а регулирующим будет являться давление Р.

Оценим, как соотносятся значения площадей Sc , SЭ и расходов воздуха т и q. Введем для этого показатели коэффициента эжекции КЭ и п:

Кэ = т

(9)

S3 - SC

После вычислений изменение коэффициента эжекции КЭ в зависимости от отношения площадей эжектирующего сопла и эжектора представлено на рис. 1.

Зависимость площади кольцевого сопла SСк от его ширины ^ при диаметре эжектора dЭ = 2dк (рис. 2), где dк - диаметр коллектора с щелевым соплом имеет вид:

SCK = 0,4 d3 hc , м2

(10)

S

с

n =

Рис. 2. Изменение производительности эжектора Qв в зависимости от ширины кольцевого сопла ЬС (диаметра круглого сопла и

рабочего давления

4 - г ати

Расчетные значения коэффициента эжекции Кэ = —,

q

равного отношению количеств эжектируемого m и эжекти-рующего (сжатого) воздуха q, приведены в таблице.

Диаметр круглого эжектирующего сопла:

dc=0,7(l-i ^1 hc , м

Площадь круглого сопла:

sc = ™e

C 4

1 - 5 ати г - 4 ати

З - З ати

(11)

(1г)

Р

>

1 ати - 0.75 ати

■ 0,5 ати

Рассмотрим преимущества и недостатки пневмо- и гидроэжекторов по фактору коэффициента эжекции.

Например, для обеспечения эжекции З00 мЗ/мин при давлении 0,г МПа КЭ = 8,5, т.е. расход сжатого воздуха составит ~ З5 мЗ/мин, что в шахте затруднительно из-за возможного перераспределения воздуха в шахтной вентиляционной сети.

Гидроэжектор при КЭ = 8,5 и том же расходе эжектируемого воздуха и давлении потребует З5 / (60-1Д4) = 0,47 л/с, что возможно при условии хорошего дренажа и водоотлива.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. Физматгиз, 1960.

2. Дремов В.И. Регулирование расхода жидкости на орошение при

работе проходческого комбайна.// В сб.: «Интенсивная подготовка и отработка шахтного поля». - М., 1990. - 2 с.

3. Лихачев Л.Я., Белоногов И.П.

Изыскание способов уменьшения расхода воды на пылеподавление: Тез. докл.: Изд. ИГД им. А.А. Скочинского, 1971.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Дремов Виктор Иванович — доктор технических наук, профессор кафедры «Аэрология и охрана труда», Московский государственный горный университет.

Ерохин Сергей Юрьевич - доктор технических наук, профессор кафедры «Аэрология и охрана труда», Московский государственный горный университет.

Никитенко Елена Александровна - аспирантка, кафедра «Аэрология и охрана труда», Московский государственный горный университет.

Гончаренко Антонина Викторовна - кандидат технических наук, «ПЭК-РЕСПО».

Дремова Наталья Викторовна - «ПЭК-РЕСПО».