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1、第55卷第5期化工学报Vol155l52004年5月JournalofChemicalIndustryandEngineering(China)May2004研究论文蒸汽喷射器喷射系数计算的热力学模型徐海涛桑芝富(南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京210009)摘要对蒸汽喷射器的工作过程进行了深入分析,从热力学参数的角度出发,建立了蒸汽喷射器喷射系数计算的理想模型、动量守恒模型及动能守恒模型.采用IAPWS-IF97公式计算蒸汽热力参数,对喷嘴、混合段及扩散段的效率对单级蒸汽喷射器火用效率的影响作了分析.结果表明,动量守恒模型虽在数学上与理想模型有一定的差异,但若采用适当的效率系数可以
2、取得与经验数据满意的一致性;而动能守恒模型虽然当所有效率等于1时能与理想模型相一致,却很难找到一组系数使之与经验值相吻合.实际中,采用动量守恒模型计算喷射系数及压缩压力,动能守恒模型分析喷射器的火用效率能取得令人满意的效果.关键词蒸汽喷射器热力学模型喷射系数火用效率中图分类号TH451TK212文献标识码A文章编号0438-1157(2004)05-0704-07THERMODYNAMICMODELSFORCALCULATINGENTRAINMENTRATIOOFSTEAM-JETEJECTORXUHaitaoandSANGZhifu(SchoolofMechanicalandPowerEn
3、gineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,Jiangsu,China)AbstractInthepresentwork,theprocessofsteam-jetejectorwasanalyzedindetail.Threethermodynamicmodelsforcalculatingentrainmentratioofsteam-jetejector:theidealmodel,themomentumconservationmodelandthekineticenergyconservationmodelwereded
4、ucedaccordingtothechangeinthermodynamicstate.TheIAPWS-IF97formulationwasusedtocomputesteamproperties,andtheeffectsofnozzle,mixinganddiffuserefficiencyonejectorperformancewerestudied.AlthoughtherewassomedifferencebetweentheMCmodelandtheidealmodelwhennoimperfectfactorswereconsidered,however,itwasfoun
5、dthattheMCmodelrepresentstheempiricalcurvesbetterthantheKECmodelifreasonableefficiencieswereused.Keywordssteam-jetejector,thermodynamicmodel,entrainmentratio,exergyefficiency器的结构简图.工作蒸汽在拉伐尔喷嘴中加速形成引言超音速射流,而引射流体则由于与工作蒸汽间极强蒸汽喷射器是提高流体压力而不直接消耗机械的剪切作用被卷吸至混合室,继而逐渐形成一股单能的设备,因其结构简单可靠、运转费用低廉而得一均匀的混合流体,经过一扩散段
6、减速压缩到一定[1~5][6~10]到广泛应用,如真空系统、制冷循环、的背压后排出喷射器.在混合过程中激波系不断和火箭和喷气飞机的推进系统(verticalorshorttake边界层相互作用形成了极为复杂的流动结构,再加[11~13]offandlanding,V/STOL),乃至核电厂的核上黏性干扰、分离涡、真实气体效应等物理现象使[14~18]心冷却系统等.图1为典型的单级蒸汽喷射得喷射器的性能很难用简单的气体动力学理论解释.2002-12-17收到初稿,2003-03-06收到修改稿.Receiveddate:2002-12-17.联系人:桑芝富.第一作者:徐海涛,男,26岁,硕士.
7、Correspondingauthor:Prof.SANGZhifu.E-mail:zfsang@njut1edu1cn第55卷第5期徐海涛等:蒸汽喷射器喷射系数计算的热力学模型#705#Fig11Schematicdiagramofsteam-jetejector现有的超音速喷射器的设计理论大都沿用一维2所示,P-P2(H-H2)-3-C给出了喷射器的实际工空气动力学的分析方法,其主要困难在于对混合过作过程
