气液活塞式脉冲液体射流泵装置稳定性的理论研究

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时间:2019-03-08

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1、第!"卷第!期应用力学学报#$%&!"’$&!())!年*月!"#$%&%’()*$+,(-+..,#%/0%!"+$#!&+,-&())!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号:!)))./0*0(.())!))!.)!(0.)1气液活塞式脉冲液体射流泵装置稳定性的理论研究"高传昌!陆宏圻(廖定佳*(华北水利水电学院郑州/2))/2)!(武汉水利电力大学武汉/*))3()((*/.!)"信箱工程部深圳2!")*/)*摘要气液

2、活赛式脉冲液体射流泵装置用于输送有毒、高温或放射性液体。装置在运行时,气液活塞筒内的气液交界面必须稳定在活塞筒内,形成稳定的脉冲运动,才能保证装置正常的稳定运行。本文在分析影响气液活塞式脉冲液体射流泵装置稳定性的主要因素基础上,运用流体力学的基本理论,导出了装置稳定性的基本方程组以及简化方程组。通过试验对上述理论进行了验证。关键词:气液活塞;脉冲液体射流泵;装置稳定性;脉冲时间比中图分类号:4#!*15&(文献标识码:6符号说明!"#—压水过程中通过喷嘴的体积流*$—吸入管过流面积;+—气液交界面脉冲运动

3、设计值;量;+"—工作管长度;01#—压水过程中气液交界的压力;!"$—反吸过程中通过喷嘴的体积流+,—出水管长度;21#—压水过程中气液交界面的流量;+$—吸入管长度;速;!%$—反吸过程中出水管倒流的流量;-,—出水管口位置高度;-1#—压水过程中气液交界面的位置&—脉冲液体射流泵的压力比;-(—供液箱液面位置高度;高度;’—脉冲液体射流泵的流量比;-"—气液活赛筒内下气液交界面位置-1$—反吸过程中气液交界面的位置()—脉冲液体射流泵喉管进口函数;高度;高度;!#—压力过程中喷嘴的流量系数;."#—

4、压力过程中工作管阻力参数;01$—反吸过程中气液交界面的压力;!$—反吸过程中喷嘴的流量系数;.%—出水管的阻力参数;21$—反吸过程中气液交界面的流速;*!—喷嘴的过流面积;."$—反吸过程中工作管的阻力参数;""—工作液体密度;*"—工作管过流面积;.$—吸水管的阻力参数;"%—混合液体密度;*%—出水管过流面积;/—气液活塞筒的横截面积;"$—吸入液体密集;"来稿日期:!000.)*.!0修回日期:!000.)".(17第一作者简介:高传昌,男,!023年生,博士,副教授,华北水利水电学院水利系;研

5、究方向:流体机械及流体动力工程的研究7!"=应用力学学报第!>卷!—密度比,!!!;%—气体多变指数;*)!—反吸过程中气液活塞筒内的气!!!!"!#&’—气体喷射器工作质量流量;体压力;$—气体喷射器系数;()!—反吸过程中气体的比容;*+—大气压力!引言气液活赛式脉冲液体射流泵装置主要用于核电站乏燃料后处理厂中输送成射性介质,而且还能用于其它行业的流体输送[!,"],装置如图!所示。装置的工作原理分压水和排气与反吸不断交替进行的两个过程["]。气液活塞式脉冲液体射流泵装置的稳定性,是指在压水与反吸过程

6、中,气液活塞筒内的气流交界面必须稳定在活塞筒内,形成稳定的脉冲运动,否则,将产生一种不稳定的脉冲运动状态。也就是说,在吸水过程中,不允许放射性液体进入气体输送管道,不然将产生大量的污染废气要二次净化;在压水过程中,不允许气体进入液体输送管道,若气体进入液体输送管道,脉冲液体射流泵的运行工况将遭到一定的破坏,严重时压缩气体经射流泵将供液箱的稳定液面击穿,运行不能自动恢复到稳定工作状况,整个装置将停止工作。由此可见,装置在运行中,气液交界面是否稳定在气液活塞筒内设计范围内图!气液活塞式脉冲液体射流泵装置运行,

7、直接影响装置的稳定和安全可靠运行。[!]在定性讨论了供水箱水位、提升高度和脉冲时间比对装#$%$&’(()**+和,$-$./’)+*012置稳定性的影响后,认为脉冲时间比是影响装置稳定性的主要因素,但没有从理论上对其稳定性进行研究。3$4*5)/’26*72,898):54[;]也指出脉冲时间比是控制装置稳定性主要因素。作者在进行了大量的试验研究后,得到了与文献[!<;]相同的观点。本文对装置的稳定性进行理论研究,推导脉冲时间比的基本方程及其简化方程。;装置稳定性的基本方程组!"#基本方程推导原则装置在

8、稳定工况运行时,遵守下列关系-.’"-.!"-)!(!)式中-.’—压水过程中,脉冲周期内通过喷嘴的压力容积;-.!—反吸过程中,脉冲周期内通过喷嘴的吸水容积;-)!—反吸过程中,脉冲周期内通过气体喷射器吸入的气体容积,由于该气体容积被排到其它地方,因此称排气容积。!"!脉冲周期内压力、吸水和排气容积第"期高传昌,等:气液活塞式脉冲液体射流泵装置稳定性的理论研究"!"脉冲流体的运动参数均按时均值进行运算,推导过程详见文献[!]

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