1、关于蒸汽喷射泵的性能研究摘要蒸汽喷射泵是一种真空获得设备，其具有结构简单、性能稳定、易维护、可操作等优点，因此被广泛应用在制药、冶金、食品和化工行业中。本文对蒸汽喷射泵的性能进行了研究，从喷嘴结构、整流管长度等方面对喷射系数进行分析，结果表明，在其他条件不变的情况下，改变整流管的长度和喷嘴结构等能够有效地提高喷射器的喷射系数，并且当达到最佳整流管长度时可以得到喷射泵的最大喷射系数。具有优秀性能的喷射泵不但可以提高喷射效果，也可以克服在实际生产中由于蒸汽量不足而造成的操作失稳等现象，对提高工况起着重要的作用。蒸汽喷射泵具有很大的节能潜力，社会要对其进行重视和研究，并大力推广使用。 关键词蒸汽喷射
2、泵；性能；喷嘴；整流管系数；节能 Abstract steam jet pump is a vacuum equipment, which has a simple structure, stable performance, easy maintenance, operational advantages, it is widely used in the pharmaceutical, metallurgy, food and chemical industries. This performance of the steam jet pumps were studied from the
3、 nozzle structure, in terms of length rectifier injection coefficient analysis showed that the other conditions remain unchanged, changing the length of the rectifier and a nozzle structure can be effectively improve injector discharge coefficient, and when the length of the best rectifier injection
4、 pump can be obtained when the maximum injection coefficient. With excellent performance can be improved not only spray jet pump effect, but also in the actual production can be overcome due to insufficient amount of steam caused by the operation of instability phenomena, to improve working conditio
5、ns play an important role. Steam jet pump has great potential for energy savings for society to its attention and research, and vigorously promote the use. Key words steam jet pump; performance; nozzle; rectifier coefficient; energy 中图分类号：02 文献标识码：A 蒸汽喷射泵是射流技术在传热领域的应用，该技术自 20 世纪 80 年代传入我国，近几年来，开始在我国
6、的工程中进行广泛应用。蒸汽喷射泵是一种真空获得设备，它的结构简单、投资小、寿命长、易维护、性能稳定、抽气量大，可以将蒸汽的压力等级进行合理的匹配。因为蒸汽喷射泵的这些优点，所以现在化工、冶金、食品、制药等行业中，已经普遍运用到了蒸汽喷射泵。尤其在化工生产中，常压下熔沸点相近、具有热敏性并且在高温下容易缩合的物质，运用常压和加压精馏很难将几种组份分离，而运用负压精馏则很容易将这几种组份分离，此时蒸汽喷射泵的优良对提供负压条件起着很大的作用，蒸汽喷射泵所产生的真空度的高低直接决定工艺控制的优良。蒸汽喷射泵对于分离那些回收低品质的蒸汽，提高利用效率，可以在很大程度上达到节能的目的，下面主要对蒸汽喷射
7、泵的性能进行研究。 一、蒸汽喷射泵的结构及工作原理 （一）蒸汽喷射泵的结构 蒸汽喷射泵主要有接受室、混合室、喷嘴、扩压室等几部分，结构如图 1 所示。 图 1 蒸汽喷射泵结构 （二）蒸汽喷射泵的工作原理 蒸汽喷射泵是通过喷嘴把高压蒸汽转化为高速气流，这样在喷嘴的出口处，高压蒸汽就会膨胀并把低压蒸汽压缩，使压力能转化为动能，然后将被抽出的气体和高速气流、低压气流在混合室进行混合，产生动量和能量的转换，这样二者的压力就会逐渐一致。混合后的气流通过扩压器完成减速增压，动能转化为压力能，从而排出泵外，将气体抽出，供给用户使用，同时，被抽容器内可以获得并保持一定的真空度。 根据蒸汽的高、低压的参数不同，
8、可以对蒸汽喷射泵进行不同的结构设计，进而得到不同压力等级的蒸汽，来满足人们更多的需求。所吸入的低压蒸汽可以使用放散的费蒸汽，也可以用凝结水产生的闪蒸蒸汽，这样可以达到节能减排的目的。是非常实用的节能装置。 二、蒸汽喷射泵的性能研究 对蒸汽喷射泵的性能造成影响的因素主要有两个方面：操作工况和结构参数。其中，操作工况包括工作压力 Pp、引射压力 PH 和背压 Pc 等，结构参数包括喷嘴的结构，喷嘴出口和混合室入口的距离，扩散管的长度和锥度，以及喷嘴的面积比等参数。 （一）蒸汽喷射泵操作工况的影响 在不同的 PP、PH 和 PC 的条件下，对蒸汽喷射泵所造成的影响也不同，这些参数中，有一个最优的操作
9、条件将产生蒸汽喷射泵的最大喷射系数 ，这个数值就是引射流体和工作流体质量流量之间的比值。 （二）蒸汽喷射泵结构参数的影响 对蒸汽喷射泵的结构进行优化将会改变喷射泵的性能，其优化范围非常广泛，比如可以对喷嘴的位置进行最准确的确定，可以对喷嘴的结构进行优化设计，对喉管面积进行最合适的改变或将扩散管的长度略做调整，这些结构的优化都可以从很大程度上提高喷射泵的使用性能。相关专家对在两种不同锥度的喷嘴下喷射器的内速度和壁面压力分布状态进行过研究，测定结果表明，二者之间对应于一定的面积比时会造成喷射泵的最大喷射系数和最大压力比。另外有些专家学者还对不同形状的喷嘴进行了研究，比如椭圆型喷嘴或花瓣型喷嘴，并对
10、形状和喷射系数之间的关系进行了研究测定。测定结果表明，不同锥度的喷嘴对于喷射器的性能影响并不大。 三、蒸汽喷射泵的性能评价 （一）引射系数 引射系数 代表高压蒸汽引射低压蒸汽的能力，它的数值是被引射蒸汽和引射蒸汽之间的质量比。 其中，是低压蒸汽质量流量，单位为 kg/h，是高压蒸汽质量流量，单位为 kg/h。 （二）供热系数 用高品质工作蒸汽减压前和减压后产生的能量差作为喷射泵的动力，经过喷射泵循环将热量提供给用户，这个数值和消耗掉的工作蒸汽热量之间的比值就叫做供热系数 COP，这个系数和喷射泵的工作效率成正比，COP 越大，则喷射泵的工作效率越高。 四、用计算流体动力学的数值模拟方法对喷射泵
11、的性能进行研究 （一）喷嘴结构对喷射系数的影响 把喷射泵的工作蒸汽压力逐渐提高，其他热力学参数不变，此时的喷射系数会发生变化，如图 2 所示为两种不同的喷嘴的喷射系数对比（A普通喷嘴，B整流喷嘴） 。 图 2 不同喷嘴结构下工作蒸汽压力对喷射系数的影响 其中 表示喷射系数，Pp 表示工作蒸汽压力。从图中可以看出，整流喷嘴的喷射系数 比普通喷嘴的喷射系数 高出 30%，结构参数不变的前提下，整流喷嘴在低压状态下的工作性能比普通喷嘴的性能高。将工作压力降低后，蒸汽产生的动能已经无法把引射流体排出泵外，这样在出口就会出现混合流体的回流，喷射泵的性能降低。PP 继续增大，并超过最佳压力点后，喷射系数就
12、会下降，但仍然比普通喷嘴的喷射系数高。 而工作流体通过普通喷嘴时速度是扩散形式，有边界层，可能导致有效流通截面积减小而堵塞喷嘴，也会造成动量的损失。 （二）整流管长度对喷射系数的影响 增加整流管的长度，引射流体、工作流体和混合流体的工作压力不变， 表示整流管长度的无因次数，作为横坐标，喷射系数作为纵坐标，如图 3： 图 3：整流管长度对喷射系数的影响 =x1/L1，其中 x1 表示整流管长度，L1 是喷嘴出口截面积和入口截面积的距离。从图中可以看出，在操作参数固定的前提下，喷射系数的变化随着整流管长度的变化而呈抛物线状态分布，在最佳长度下，存在一个最大的喷射系数。 结语 具有优质性能的蒸汽喷射
13、泵不但可以提供更高的能源效益，也更加低碳环保，从节约能源的角度进行考虑，对喷射泵的性能研究要从蒸汽量和蒸汽质两方面的匹配来进行考虑，按照不同品质的蒸汽进行分级供热，同时，尽可能多的回收剩余热量，尽量减小热能的损失，这样不但可以提高企业的经济效益，也更加环保。不同的喷射泵具有不同的性能，在实际工作中，要针对实际情况选择合适的蒸汽喷射泵，选择具有最佳喷射系数和高效率的喷射结构的喷射泵也可以克服实际操作中由于工作蒸汽量不足而造成操作失稳等现象，对提高工况有着重要的意义。优质的蒸汽喷射泵有很大的节能潜力，社会要对其进行重视和研究，并大力推广使用。 参考文献 1 高晶丹,吴伟,丁国良,高屹峰,宋吉.空调
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