Анимация
Описание
Эффект эжекции заключается в том, что поток с более высоким давлением, движущийся с большой скоростью, увлекает за собой среду низкого давления. Увлеченный поток называется эжектируемым. В процессе смешения двух сред происходит выравнивание скоростей, сопровождающееся, как правило, повышением давления.
Основная особенность физического процесса заключается в том, что смешение потоков происходит при больших скоростях эжектирующего (активного) потока.
Так как коаксиальные струи распространяются не в атмосфере с постоянным давлением, а ограничены стенками канала или камерами смешения, среднее осевое количество движения, осредненное по массовому расходу, не сохраняется постоянным, и статическое давление может изменяться вдоль оси х . Пока скорость эжектирующего потока больше скорости эжектируемого потока в камере смешения постоянного радиуса, будет иметь место увеличение давления в направлении х , где ядра поглощаются благодаря быстрому смешению сдвиговых слоев (ядро - та часть прямого потока, которая входит в канал).
Процесс смешения потоков в камере эжектора схематически иллюстрирована на рис. 1.
Смешение потоков в камере эжектора
Рис. 1
В сечении 0 - 0 , совпадающем с началом камеры смешения, средние скорости рабочего (эжектирующего) потока V E и всасываемого (эжектируемого) потока V EJ являются исходными. За этим сечением расположен начальный участок смешения потоков, где по центру сохраняется ядро скорости рабочего потока, не охваченное процессом смешения. В пределах ядра скорости потока постоянны и равны средней скорости истечения из сопла V E .
Аналогичное ядро постоянных скоростей можно наблюдать в пределах кольцевой области, охватываемой всасываемым потоком. Между этими областями постоянных скоростей расположена зона турбулентного обмена, где скорости потоков постоянно меняются от V E в ядре рабочего потока до V EJ в зоне всасываемого потока. Начальный участок заканчивается в створе, где выклинивается ядро рабочего потока.
Когда точки выклинивания ядра скорости рабочего потока и ядра скорости всасываемого потока не совпадают, между начальным и основным участком появляется переходный участок, в пределах которого имеется только одна из зон постоянных скоростей.
Смешение потоков в камере эжектора сопровождается изменениями осредненного давления вдоль проточной части. По мере выравнивания профиля поперечного распределения скоростей потоков и уменьшения от сечения к сечению средней скорости суммарного потока происходит повышение давления.
Повышение давления в зоне смешения канала постоянного радиуса без учета поверхностного трения о стенку может быть определено по формуле:
,
где р 0 - давление в сечении 0-0;
р 1 - давление в сечении 1-1 (рис. 1);
r - плотность вещества;
V E - скорость рабочего потока;
V A - скорость всасываемого потока;
А E - отношение площадей сопла и камеры (относительное расширение).
Эффект проявляется, например, в цилиндрической трубе при наличии не менее двух струйных течений с различными скоростями.
Вещественный поток принимает форму канала или камеры, в которой происходит смешение потоков.
Временные характеристики
Время инициации (log to от -1 до 1);
Время существования (log tc от 1 до 9);
Время деградации (log td от -1 до 1);
Время оптимального проявления (log tk от 1 до 6).
Диаграмма:
Технические реализации эффекта
Техническая реализация эффекта эжекции
Для технической реализации эффекта эжекции достаточно направить поток воздуха от домашнего пылесоса в приемный патрубок системы, изображенной на рис. 2.
Простейшая эжекционная система
Рис. 2
Простейшая эжекционная система входит в комплектацию советских бытовых пылесосов
1- трубка с потоком эжектирующего воздуха;
2 - патрубок подвода эжектируемой жидкости;
3 - резервуар с эжектируемой жидкостью;
4 - поток воздуха;
5 - конус распыления эжектируемой жидкости.
Бернуллиевское разрежение в потоке воздуха вытягивает жидкость (водный окрашенный раствор) из резервуара, и поток воздуха распыляет ее путем отрыва капель с торца патрубка подвода. Перепад высоты между уровнем жидкости в резервуаре и точкой распыления (торцом патрубка) составляет 10 - 15 см. Внутренний диаметр трубки с газовым потоком - 30 - 40мм, патрубка подвода - 2 - 3мм.
Применение эффекта
Повышение давления эжектируемого потока без непосредственной механической энергии применяется в струйных аппаратах, которые используются в различных отраслях техники: на электростанциях - в устройствах топливосжигания (газовые инжекционные горелки); в системе питания паровых котлов (противокавитационные водоструйные насосы); для повышения давления из отборов турбин (пароструйные компрессоры); для отсоса воздуха из конденсатора (пароструйные и водоструйные эжекторы); в системах воздушного охлаждения генераторов; в теплофикационных установках; в качестве смесителей на отопительных водах; в промышленной теплотехнике - в системах топливоподачи, горения и воздухоснабжения печей, стендовых установках для испытания двигателей; в вентиляционных установках - для создания непрерывного потока воздуха через каналы и помещения; в водопроводных установках - для подъема воды из глубоких скважин; для транспортирования твердых сыпучих материалов и жидкостей.
Литература
1. Физика. Большой энциклопедический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.- С.90, 460.
2. Новый политехнический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2000.- С.20, 231, 460.
Ключевые слова
- эжекция
- захват
- поток
- скорость потока
- турбулентный погранслой
- смешивание
- давление
Разделы естественных наук:
Эжектор – что это такое? Данный вопрос часто возникает у владельцев загородных домов и дач в процессе обустройства автономной системы водоснабжения. Источником поступления воды в такую систему, как правило, является предварительно пробуренная скважина или колодец, жидкость из которых необходимо не только поднять на поверхность, но и транспортировать по трубопроводу. Для решения таких задач используется целый технический комплекс, состоящий из насоса, набора датчиков, фильтров и водяного эжектора, устанавливаемого в том случае, если жидкость из источника необходимо откачивать с глубины, превышающей десять метров.
В каких случаях нужен эжектор
Прежде чем разбираться с вопросом о том, что такое эжектор, следует выяснить, для чего нужна насосная станция, оснащенная им. По сути, эжектор (или эжекторный насос) представляет собой устройство, в котором энергия движения одной среды, перемещающейся с высокой скоростью, передается другой среде. Таким образом, у эжекторной насосной станции принцип работы основан на законе Бернулли: если в сужающемся сечении трубопровода создается пониженное давление одной среды, это вызовет подсос в формируемый поток другой среды и ее перенос от места всасывания.
Всем хорошо известно: чем больше глубина источника, тем тяжелее поднять воду из него на поверхность. Как правило, если глубина источника составляет более семи метров, то обычный поверхностный насос уже с трудом выполняет свои функции. Конечно, для решения такой проблемы можно применить более производительный погружной насос, но лучше пойти другим путем и приобрести эжектор для насосной станции поверхностного типа, значительно улучшив характеристики используемого оборудования.
За счет применения насосной станции с эжектором увеличивается напор жидкости в основном трубопроводе, при этом используется энергия быстрого потока жидкой среды, протекающей по его отдельному ответвлению. Эжекторы, как правило, работают в комплекте с насосами струйного типа – водоструйными, жидкостно-ртутными, парортутными и паромасляными.
Особенно актуальным эжектор для насосной станции является в том случае, если надо увеличить мощность уже установленной или планируемой к установке станции с поверхностным насосом. В таких случаях эжекторная установка позволяет увеличить глубину забора воды из резервуара до 20–40 метров.
Обзор и работа насосной станции с внешним эжектором
Виды эжекторных устройств
По своему конструктивному исполнению и принципу действия эжекторные насосы могут относиться к одной из следующих категорий.
Паровые
При помощи таких эжекторных устройств из замкнутых пространств откачиваются газовые среды, а также поддерживается разреженное состояние воздуха. Работающие по такому принципу устройства имеют широкую область применения.
Пароструйные
В таких устройствах для отсасывания газообразных или жидких сред из замкнутого пространства используется энергия струи пара. Принцип работы эжектора данного типа заключается в том, что пар, вылетающий из сопла установки с большой скоростью, увлекает за собой транспортируемую среду, выходящую через кольцевой канал, расположенный вокруг сопла. Эжекторные насосные станции данного типа применяются преимущественно для быстрого откачивания воды из помещений судов различного назначения.
Газовые
Станции с эжектором данного типа, принцип действия которых основан на том, что сжатие газовой среды, изначально находящейся под низким давлением, происходит за счет высоконапорных газов, используются в газовой промышленности. Описанный процесс протекает в камере смешения, откуда поток перекачиваемой среды направляется в диффузор, где происходит его торможение, а значит, рост давления.
Конструктивные особенности и принцип действия
Элементами конструкции выносного эжектора для насоса являются:
- камера, в которую всасывается перекачиваемая среда;
- смесительный узел;
- диффузор;
- сопло, поперечное сечение которого сужается.
Как работает любой эжектор? Как сказано выше, функционирует такое устройство по принципу Бернулли: если скорость движения потока жидкой или газовой среды увеличивается, то вокруг него формируется область, характеризующаяся низким давлением, что способствует возникновению эффекта разрежения.
Итак, принцип работы насосной станции, оснащенной эжекторным устройством, заключается в следующем:
- Жидкая среда, которую перекачивает эжекторная установка, поступает в последнюю через сопло, поперечное сечение которого меньше, чем диаметр входной магистрали.
- Проходя в камеру смесителя через сопло с уменьшающимся диаметром, поток жидкой среды приобретает заметное ускорение, что способствует формированию в такой камере области с пониженным давлением.
- За счет возникновения в смесителе эжектора эффекта разрежения в камеру всасывается жидкая среда, находящаяся под более высоким давлением.
Если вы решили оснастить насосную станцию таким устройством, как эжектор, имейте в виду, что перекачиваемая жидкая среда поступает в него не из скважины или колодца, а от насоса. Сам эжектор при этом располагается таким образом, чтобы часть жидкости, которая была откачана из скважины или колодца посредством насоса, возвращалась в камеру смесителя через сужающееся сопло. Кинетическая энергия потока жидкости, поступающей в камеру смесителя эжектора через его сопло, передается массе жидкой среды, всасываемой насосом из скважины или колодца, обеспечивая тем самым постоянное ускорение ее движения по входной магистрали. Часть потока жидкости, которую откачивает насосная станция с эжектором, поступает в рециркуляционную трубу, а остальная – в обслуживаемую такой станцией водопроводную систему.
Разобравшись с тем, как работает насосная станция, оснащенная эжектором, вы поймете, что ей требуется меньше энергии для того, чтобы поднять воду на поверхность и транспортировать ее по трубопроводу. Таким образом, не только повышается эффективность использования насосного оборудования, но и увеличивается глубина, с которой может быть произведено откачивание жидкой среды. Кроме того, при использовании эжектора, всасывающего жидкость самостоятельно, насос защищен от работы вхолостую.
Устройство насосной станции с эжектором предусматривает наличие в ее оснащении крана, устанавливаемого на рециркуляционной трубе. При помощи такого крана, который регулирует поток жидкости, поступающей к соплу эжектора, можно управлять работой данного устройства.
Виды эжекторов по месту установки
Приобретая эжектор для оснащения насосной станции, имейте в виду, что такое устройство может быть встроенным и внешним. Устройство и принцип работы эжекторов двух этих типов практически ничем не отличаются, различия состоят лишь в месте их установки. Эжекторы встроенного типа могут помещаться во внутреннюю часть корпуса насоса, либо монтироваться в непосредственной близости от него. Эжекционный насос встроенного типа отличает ряд достоинств, к которым следует отнести:
- минимум места, необходимого для установки;
- хорошая защищенность эжектора от загрязнений;
- отсутствие необходимости в установке дополнительных фильтров, защищающих эжектор от нерастворимых включений, содержащихся в перекачиваемой жидкости.
Между тем следует иметь в виду, что высокую эффективность эжекторы встроенного типа демонстрируют в том случае, если их используют для откачивания воды из источников небольшой глубины – до 10 метров. Еще одним значимым недостатком насосных станций с эжекторами встроенного типа является то, что они издают достаточно сильный шум при своей работе, поэтому располагать их рекомендуется в отдельном помещении или в кессоне водоносной скважины. Следует также иметь в виду, что устройство эжектора данного типа предполагает использование более мощного электродвигателя, приводящего в действие и саму насосную установку.
Выносной (или внешний) эжектор, как следует из его названия, устанавливается на определенном расстоянии от насоса, причем оно может быть довольно большим и доходить до пятидесяти метров. Эжекторы выносного типа, как правило, размещают непосредственно в скважине и подключают к системе посредством рециркуляционной трубы. Насосная станция с выносным эжектором также требует использования отдельного накопительного бака. Этот бак необходим для того, чтобы обеспечивать постоянное наличие воды для рециркуляции. Наличие такого бака, кроме того, позволяет снизить нагрузку, приходящуюся на насос с выносным эжектором, и уменьшить количество энергии, необходимой для его функционирования.
Использование эжекторов выносного типа, эффективность которых несколько ниже, чем у встраиваемых устройств, позволяет осуществлять откачивание жидкой среды из скважин значительной глубины. Кроме того, если сделать насосную станцию с внешним эжектором, то ее можно не размещать в непосредственной близости от скважины, а смонтировать на расстоянии от источника водозабора, которое может составлять от 20 до 40 метров. При этом важно, что расположение насосного оборудования на таком значительном расстоянии от скважины не отразится на эффективности его работы.
Изготовление эжектора и его подключение к насосному оборудованию
Разобравшись в том, что же такое эжектор и изучив принцип его действия, вы поймете, что изготовить это несложное устройство можно и своими руками. Зачем изготавливать эжектор своими руками, если его без особых проблем можно приобрести? Все дело в экономии. Найти чертежи, по которым можно самостоятельно сделать такое устройство, не представляет особых проблем, а для его изготовления вам не потребуются дорогостоящие расходные материалы и сложное оборудование.
Как сделать эжектор и подключить его к насосу? Для этой цели вам необходимо подготовить следующие комплектующие:
- тройник с внутренней резьбой;
- штуцер;
- муфты, колена и другие фитинговые элементы.
Изготовление эжектора осуществляется по следующему алгоритму.
- В нижнюю часть тройника вкручивают штуцер, причем делают это так, чтобы узкий патрубок последнего оказался внутри тройника, но при этом не выступал с его обратной стороны. Расстояние от торца узкого патрубка штуцера до верхнего торца тройника должно составлять порядка двух-трех миллиметров. Если штуцер чересчур длинный, то торец его узкого патрубка стачивают, если короткий, то наращивают при помощи полимерной трубки.
- В верхнюю часть тройника, которая будет соединяться с всасывающей магистралью насоса, вкручивают переходник с наружной резьбой.
- В нижнюю часть тройника с уже установленным штуцером вкручивают отвод в виде уголка, который будет соединяться с рециркуляционной трубой эжектора.
- В боковой патрубок тройника также вкручивают отвод в виде уголка, к которому посредством цангового зажима присоединяют трубу, подающую воду из скважины.
Все резьбовые соединения, выполняемые при изготовлении самодельного эжектора, должны быть герметичными, что обеспечивается применением ФУМ-ленты. На трубе, по которой будет осуществляться забор воды из источника, следует разместить обратный затвор и сетчатый фильтр, который защитит эжектор от засорения. В качестве труб, при помощи которых эжектор будет подключаться к насосу и накопительному баку, обеспечивающему рециркуляцию воды в системе, можно выбрать изделия как из металлопластика, так и из полиэтилена. Во втором варианте для монтажа нужны не цанговые зажимы, а специальные обжимные элементы.
ejicio ) - устройство, в котором происходит передача кинетической энергии от одной среды, движущейся с большей скоростью, к другой. Эжектор, работая по закону Бернулли , создаёт 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.Виды эжекторов
- Паровой эжектор - струйный аппарат для отсасывания газов из замкнутого пространства и поддержания разрежения. Паровые эжекторы применяют в различных областях техники.
- Пароструйный эжектор - аппарат, использующий энергию струи пара для отсасывания жидкости, пара или газа из замкнутого пространства. Пар, выходящий из сопла с большой скоростью, увлекает через кольцевое сечение вокруг сопла перемещаемое вещество. Использовался на судах для быстрого отливания воды.
- Газовый эжектор - устройство, в котором избыточное давление высоконапорных газов используется на сжатие газов низкого давления: газ низкого давления попадает в камеру смешения за счет того, что в ней создана область разрежения. Область разрежения создается при прохождении высоконапорного газа с высокой скоростью и давлением через сверхзвуковое сопло (сужающееся сечение). В камере смешения два потока объединяются, и формируется смешанный поток. Пройдя камеру смешения, поток устремляется в диффузор, в котором происходит его торможение и рост давления. На выходе из эжектора смешанный поток имеет давление выше, чем давление низконапорного газа. Повышение давления низконапорного газа происходит без затрат внешней энергии.
История
Эжектор одновременно с инжектором изобретен в 1858 году, инженером Жиффаром (изобретателем газобаллонного пневматического оружия на углекислом газе, изобретателем систем клапанных устройств для пневматического оружия) во Франции.
См. также
- Паровой инжектор , Инжектор
Напишите отзыв о статье "Эжектор"
Литература
- Hartmann K. und Knoke J. «Die Pumpen»
- БСЭ [ ]
- А.Б. Цейтлин, Пароструйные вакуумные насосы - М.: Машиностроение, 1980 - 51 с, ил.
Отрывок, характеризующий Эжектор
На другой день Пьер приехал проститься. Наташа была менее оживлена, чем в прежние дни; но в этот день, иногда взглянув ей в глаза, Пьер чувствовал, что он исчезает, что ни его, ни ее нет больше, а есть одно чувство счастья. «Неужели? Нет, не может быть», – говорил он себе при каждом ее взгляде, жесте, слове, наполнявших его душу радостью.Когда он, прощаясь с нею, взял ее тонкую, худую руку, он невольно несколько дольше удержал ее в своей.
«Неужели эта рука, это лицо, эти глаза, все это чуждое мне сокровище женской прелести, неужели это все будет вечно мое, привычное, такое же, каким я сам для себя? Нет, это невозможно!..»
– Прощайте, граф, – сказала она ему громко. – Я очень буду ждать вас, – прибавила она шепотом.
И эти простые слова, взгляд и выражение лица, сопровождавшие их, в продолжение двух месяцев составляли предмет неистощимых воспоминаний, объяснений и счастливых мечтаний Пьера. «Я очень буду ждать вас… Да, да, как она сказала? Да, я очень буду ждать вас. Ах, как я счастлив! Что ж это такое, как я счастлив!» – говорил себе Пьер.
В душе Пьера теперь не происходило ничего подобного тому, что происходило в ней в подобных же обстоятельствах во время его сватовства с Элен.
Он не повторял, как тогда, с болезненным стыдом слов, сказанных им, не говорил себе: «Ах, зачем я не сказал этого, и зачем, зачем я сказал тогда „je vous aime“?» [я люблю вас] Теперь, напротив, каждое слово ее, свое он повторял в своем воображении со всеми подробностями лица, улыбки и ничего не хотел ни убавить, ни прибавить: хотел только повторять. Сомнений в том, хорошо ли, или дурно то, что он предпринял, – теперь не было и тени. Одно только страшное сомнение иногда приходило ему в голову. Не во сне ли все это? Не ошиблась ли княжна Марья? Не слишком ли я горд и самонадеян? Я верю; а вдруг, что и должно случиться, княжна Марья скажет ей, а она улыбнется и ответит: «Как странно! Он, верно, ошибся. Разве он не знает, что он человек, просто человек, а я?.. Я совсем другое, высшее».
Только это сомнение часто приходило Пьеру. Планов он тоже не делал теперь никаких. Ему казалось так невероятно предстоящее счастье, что стоило этому совершиться, и уж дальше ничего не могло быть. Все кончалось.
Радостное, неожиданное сумасшествие, к которому Пьер считал себя неспособным, овладело им. Весь смысл жизни, не для него одного, но для всего мира, казался ему заключающимся только в его любви и в возможности ее любви к нему. Иногда все люди казались ему занятыми только одним – его будущим счастьем. Ему казалось иногда, что все они радуются так же, как и он сам, и только стараются скрыть эту радость, притворяясь занятыми другими интересами. В каждом слове и движении он видел намеки на свое счастие. Он часто удивлял людей, встречавшихся с ним, своими значительными, выражавшими тайное согласие, счастливыми взглядами и улыбками. Но когда он понимал, что люди могли не знать про его счастье, он от всей души жалел их и испытывал желание как нибудь объяснить им, что все то, чем они заняты, есть совершенный вздор и пустяки, не стоящие внимания.
Эффект эжекции-1.процесс смешения двух каких-либо сред, в котором одна среда, находясь под давлением, оказывает воздействие на другую и увлекает ее в требуемом направлении. 2.искусственное восстановление напора воды в период половодья и длительных паводков для нормальной работы турбин Особенность физического процесса - смешение потоков происходит при больших скоростях эжектирующего (активного) потока.
Применение эффекта. Повышение давления эжектируемого потока без непосредственной механической энергии применяется в струйных аппаратах , которые используются в различных отраслях техники:
· на электростанциях - в устройствах топливосжигания (газовые инжекционные горелки);
· в системе питания паровых котлов (противокавитационные водоструйные насосы );
· для повышения давления из отборов турбин (пароструйные компрессоры );
· для отсоса воздуха из конденсатора (пароструйные и водоструйные эжекторы );
· в системах воздушного охлаждения генераторов;
· в теплофикационных установках;
· в качестве смесителей на отопительных водах;
· в промышленной теплотехнике - в системах топливоподачи, горения и воздухоснабжения печей, стендовых установках для испытания двигателей;
· в вентиляционных установках - для создания непрерывного потока воздуха через каналы и помещения;
· в водопроводных установках - для подъема воды из глубоких скважин;
· для транспортирования твердых сыпучих материалов и жидкостей.
Гироскопом
(или волчком) называют массивное симметричное тело, вращающееся с большой скоростью вокруг оси симметрии.
Гироскопический эффект -
сохранение
, как правило, направления оси вращения
свободно и быстро вращающихся тел, сопровождаемое при определенных условиях, как прецессией
(движением оси по круговой конической поверхности), так и нутацией
(колебательными движениями (дрожанием) оси вращения;
Центробежная сила -та сила, которая при движении тела по кривой линии заставляет тело сойти с кривой и продолжать путь по касательной к ней. Центрб-ной силе противоположна центростремительная сила, заставляющая движущееся по кривой тело стремиться приблизиться к центру; от взаимодействия этих двух сил тело получает криволинейное движение.
Эффект Доплера - изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника и/или движением приёмника.
Применение: определение расстояния до объекта, скорости объекта, температуры объекта.
Диффузия - взаимное проникновение соприкасающихся веществ вследствие теплового движения частиц вещества. Диффузия имеет место в газах, жидкостях и твердых телах.
Применение: в химической кинетике и технологии для регулирования химических реакций, в процессах испарения и конденсации, для склеивания веществ.
Гидростатическое давление - давление в любой точке покоящейся жидкости. Равно сумме давления на свободной поверхности (атмосферного) и давления столба жидкости, расположенного выше рассматриваемой точки. Оно одинаково во всех направлениях (закон Паскаля). Обусловливает гидростатическую силу (силу плавучести, силу поддержания) судна.
Загрузка...