液气射流泵流体特性研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文液气射流泵流体特性研究摘要射流泵是一种输送质量和传递能量的流体机械元件，可以作为混合物料和瞬时反应设备。因其具有简单的结构，可以减小安装和维护的难度，运行安全可靠且运行费用低廉，焊接或螺纹连接的管状结构使其密封性更容易得到保障等优点，因此常常用来输送高温高压、易燃易爆和具有放射性的高危流质；射流泵的工作原理和结构也决定了其可以直接利用压力能来作为运行动力，无需消耗额外能源。但是射流泵在工作中也暴露出一些不足，主要表现在流体混合过程中，能量利用率低且损失比较严重，导致射流混合效率一直处于20

2、％—40％之间，制约其在综合应用中的进一步应用。在矿井自动化排水系统中，利用液气射流泵射流吸气作用来给离心式水泵倒吸灌水。液气射流泵高效稳定的工作是整个系统运行的必要条件。井下实际运行过程当中，射流系统虽然能使离心式水泵泵体内达到指定真空度，但抽气速率和效率都比较低，浪费能量和时间，同时影响整个排水系统的抽水性能，甚至在紧急情况下，由于真空度不能及时达到，导致排水受阻，造成重大损失。针对射流泵效率问题，现有研究大部分集中在喷嘴距、喉管与喷嘴面积比、扩散角和喉管长径比上。本文在已有研究成果基础上，提出吸入室直径、吸入室长

3、度、吸入管位置和喉管收缩半角也可能是影响液气射流泵效率的主要因素，并对射流泵进行了理论研究和实验探讨。理论研究主要I太原理工大学硕士研究生学位论文是运用fluent软件，对不同结构参数的液气射流泵物理模型，采用变量控制的方法，逐个进行三维仿真模拟，得出了不同结构参数下液气射流泵的静压曲线和关键部位的压力云图及速度云图。通过对射流泵内部流场特性的分析，得出吸入室长度和吸入管位置对液气射流泵吸气效率的影响微乎其微，可以忽略不计；随着喉管收缩半角的增大，射流泵吸气效率先增大后减小，存在最优喉管收缩半角范围为13.5°—17.

4、1°之间；随着吸入室直径的增大，射流泵吸气效率也是先增大后减小，存在最优吸入室直径范围为1.56倍—1.68倍射流管直径。实验探讨主要是加工出与数值模拟一样尺寸的射流泵组件，仿照矿井自动化排水原理及过程进行分组实验，记录后分析实验数据，最后得出了与数值模拟同样的结论，验证了数值模拟的正确性。关键词：液气射流泵，效率，数值模拟，矿井排水，吸入室直径，真空度II太原理工大学硕士研究生学位论文STUDYONTHECHARACTERISTICSOFLIQUIDGASJETPUMPABSTRACTJetpumpcanbeused

5、notonlyasakindoffluidmachinerytransmissionqualityandtransmissionofenergy,butalsocanbeusedasmixedmaterialandtheinstantaneousreactionequipment.Itssimplestructurecanreducethedifficultyofinstallationandmaintenance,ithavesafeandreliableoperationandlowoperatingcosttub

6、ular,thestructurewithweldedorthreadedconnectionmakesiteasiertogetthesecurityseal,soitisoftenusedforconveyinghightemperatureandhighpressure,inflammableandexplosiveandradioactivedangerousliquid.Heworkingprincipleandthestructureofjetpumpalsodeterminesitcandirectlyu

7、sethepressureasmotivepower,notneedtoconsumeextraenergy.ButJetpumpalsoexposedsomeproblemsatwork,anditsenergyutilizationrateislowandhavemoreseriouslossinthemixingprocess,thatresultinjetmixingefficiencyhasbeenin20%—40%,whichrestrictitsfurtherapplicationinthecompreh

8、ensiveapplication.Intheautomationofminedrainagesystem,liquidgasjetpumpwasusedtogivethecentrifugalwaterpumpsuckswater.Liquidgasjetpumpefficiencyandstableoperationisane