ИНЖЕНЕРНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ГИДРОЭЛЕВАТОРОВ
В расчет гидроэлеватора входят определение создаваемого им напора, величины расхода подсасываемой жидкости, основных его размеров и оценка величины коэффициента полезного действия. Гидроэлеватору придается рациональная конструктивная форма. Основные геометрические размеры и соотношения между ними определяются по опытным данным многочисленных исследований гидроэлеваторов. Расход эжектируемой жидкости и ее плотность обычно являются заданными. Порядок расчета гидроэлеватора может быть принят следующим.
1. Строят характеристику гидроэлеватора; по построенной характеристике выбирают значение коэффициента подсасывания и отношение площадей tn, соответствующее наибольшему значению к. п. д. гидроэлеватора.
2. Устанавливают геометрические размеры гидроэлеватора и соотношение между ними по имеющимся экспериментальным данным с учетом выбранного значения т.
3. Определяют скорости и давления в характерных сечениях проточной части гидроэлеватора, что позволит найти допустимую высоту всасывания, производительность гидроэлеватора при данной плотности подсасываемой жидкости и напор, развиваемый гидроэлеватором. Потери напора в различных частях гидроэлеватора определяют по ходу расчета.
Построение характеристики гидроэлеватора. На графике с координатами, позволяющая выбрать параметры р и а, удовлетворяющие наибольшему значению к. п. д.
По тем же опытным данным (рис. 89) установлено, что оптимальное отношение (соответствующее т]макс) площади сечения камеры смешения к площади сечения сопла можно принимать т=3 (соответственно 1,75)
Насадок гидроэлеватора. Насадки для гидроэлеваторов подбирают такие, которые при опытных испытаниях дают наилучшие показатели. По форме насадки бывают конические и коноидальные. Те и другие выполняют либо без цилиндрического участка у выхода, либо с цилиндрическим участком длиной. Угол конусности допускается до 70°. Наиболее часто угол конусности равен 10—30°. Коэффициент расхода современных насадков довольно высокий и находится в пределах 0,85-0,98. Примерно в тех же пределах находится коэффициент скорости, связанный с коэффициентом местных потерь соотношением:
Общая длина насадка колеблется в широких пределах:
Сопряжение приемной камеры с камерой смешения. Рекомендуется сопряжение приемной камеры с камерой смешения выполнять в виде конфузора длиной с закругленными краями при подходе к камере смешения. Длина приемной камеры определяется расстоянием от торца насадка до устья камеры смешения, принимаемым равным 2, и диаметром всасывающей трубы при боковом подводе подсасываемой жидкости. Диаметр всасывающей трубы принимается из расчета допустимого значения скорости всасывания, находящегося обычно в пределах 2,5 м/с.
Размеры и форма камеры смешения.
Опытами установлено, что наиболее целесообразной является цилиндрическая форма камеры смешения. Длина камеры смешения должна быть такой, чтобы в ее пределах полностью смешивались рабочий и подсасываемый потоки и чтобы удовлетворялось соотношение (142). Диаметр камеры смешения определяется из соотношения
Определение гидравлических параметров гидроэлеватора. Гидравлический расчет гидроэлеватора слагается из следующих последовательных операций.
1. Составляют уравнение Бернулли для двух сечений потока рабочей жидкости (обычно чистой воды): перед насадком и на выходе из насадка.
Давление перед насадком обычно известно: оно равно давлению, развиваемому насосом, обслуживающим гидроэлеватор, минус потери давления в сети (от насоса до насадка).
Расход рабочей жидкости также известен, поэтому можно определить скорость струи, вылетающей из насадка данного диаметра. Единственным неизвестным в этом уравнении оказывается давление в приемной камере, которое и определяется однозначно для заданных условий.
2. Составляют уравнение Бернулли для двух сечений потока во всасывающей трубе. Рекомендуется брать сечение, совпадающее с поверхностью жидкости в приемнике гидроэлеватора, и сечение, примыкающее к приемной камере. При известном давлении в приемной камере, при заданных высоте всасывания и значении плотности подсасываемой жидкости из этого уравнения находят расход подсасываемой жидкости. Задавшись скоростью всасывания, определяют диаметр всасывающей трубы. Если в этой стадии решения задаваться величиной подсасываемого расхода, то можно найти допустимую для данного случая высоту всасывания.
В первом и втором случаях значения коэффициентов Кориолиса в уравнении Бернулли принимаются равными единице.
3. Составляют уравнение Бернулли для входного и выходного сечений диффузора, полагая, что поток в конце камеры смешения вполне однороден по своей структуре, т. е. рабочий и подсасываемый потоки полностью перемешаны. Коэффициенты Кориолиса и здесь можно принять равными единице. Из этого уравнения вычисляют давление у выхода из диффузора, по значению которого рассчитывают напорную линию гидроэлеватора. Некоторые трудности представляет определение давления в конце камеры смешения.
Не рекомендуется давление в конце камеры смешения определять вычитанием из давления в приемной камере потерь давления по длине камеры смешения, поскольку к концу камеры смешения может быть некоторое восстановление давления, как показано на рис. 84. Для определения давления в конце камеры смешения следует воспользоваться равенством изменения количества движения в камере смешения импульсу действующей силы:
Определив величину Рп, находим давление в конце диффузора (из уравнения Бернулли), которое и представляет собой рабочее давление, характеризующее эффективность работы гидроэлеватора. Отношение этого давления к начальному было названо параметром р, а связь с параметром т в виде зависимости |3т=1 при некоторых перечисленных ранее условиях и самое главное при т)Макс (т. е. при самане) является существенным методическим элементом расчета гидроэлеватора. Точка §т— 1 на характеристике гидроэлеватора должна быть рабочей точкой характеристики для гидроэлеватора.
Б. Э. Фридман своими опытами показал, что опытные точки, соответствующие аМакс, хорошо располагаются на кривой fim= 1.