蒸汽喷射器热力设计.pdf

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1、22FLUIDMACHINERYVo1．37，No．4，2009文章编号：1005---0329(2009)04—0o22—03蒸汽喷射器热力设计丁学俊。张云波(华中科技大学，湖北武汉430074)摘要：对蒸汽喷射器内工质的工作原理进行了分析，建立了蒸汽喷射器的设计计算的简化数学模型，并通过计算获得蒸汽喷射器的一些重要几何参数，从而为蒸汽喷射器的设计提供一种较为简捷的方法。关键词：蒸汽喷射器；设计计算；数学模型中图分类号：TB75文献标识码：AThermalDesignofSteamJetEjectorDINGXue-jun，ZHANGYun—bo(HuazhongUniversityofSc

2、ienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Theworkingprincipleoffluidinsteamjetejectorwasintroducedanditwasexplainedtheprocess，thenstructureansimplemathematicalmodelfordesigningasteamjetejector．Throughsolvingthemodel，wecouldacquiresomeimportantdimen-sions．Finally，provideasimplermethodfordesigning

3、asteamjetejector．Keywords：steamjetejector；design；mathematicalmodel符号m——被吸气体的质量流量，kg／sP——缩放喷管出口压力，PaP——密度，kg／mP——被吸气体的初始压力，Pa——绝热指数尸。——工作蒸汽的初始压力，Pa朋——马赫数——缩放喷管长，mR——常用气体常数，kJ／(kg·K)——质量流量比——缩放喷管的轴向距离c——缩放喷管出口速度，m／sc——喷嘴出口速度，m／s1前言c．——1点处的速度，m／s——1点处的温度，K蒸汽喷射器是以蒸汽为动力实现抽气、压缩P0．——l点处混合蒸汽的滞止压力，Pa气体等作用的工程

4、器件，它不用电力，没有移动与。——1点处混合蒸汽的滞止温度，K转动机件，结构简单，工作可靠，故被广泛地运用P0．——工作蒸汽的滞止压力，Pa在能源电力、空调制冷和石油化工等工程领域。D——距离为处的管径，m——工作蒸汽的滞止温度，K蒸汽喷射器的参数尺寸直接影响它在工作运行中．——被吸气体的滞止温度，K的状态。用传统的计算的方法设计蒸汽喷射器Cs——被吸气体初始速度，m／s时，多数需要进行手工查阅焓熵图(H—S图)得到——绝热指数各个状态的焓值，并根据繁冗复杂的经验公式试C——常数算得出结果，而且往往计算出的结果也只能是近c——定压比容似值。此外，用传统的蒸汽喷射器的设计计算方——动量法得出的模

5、型，存在一个不足之处：它不可避免m——工作蒸汽的质量流量，kg／s收稿日期：2oo8一l1—132009年第37卷第4期流体机械地会产生强烈的激波现象，使得静压突升，流速突于这种思想建立的。通过解算此模型可以得到较降，导致总压降低，从而使得压缩比P如／P减为缓和的过渡型曲面(如图2的段)，等动量变小⋯，蒸汽喷射器的加压效果降低。假若能有一化的传输模型能弱化激波产生的影响，使得压损种蒸汽喷射器的设计方法能使激波带来的压损降降至最低，从而提高P／P，达到更好的经济效至最低，则将会带来很好的工程效益。益。2蒸汽喷射器的工作原理3等动量变化模型图1为蒸汽喷射器的基本结构和工作原理。3．1数学模型的建立

6、工作蒸汽在工作喷嘴中膨胀形成高速射流，在混建立等动量变化模型可以弱化激波产生的后合室前段形成低压并引射低压的引射蒸汽，引射果，使得当混合蒸汽通过缩放喷管时动量等速率蒸汽在工作蒸汽的作用下加速，之后两股流体混地缓慢过渡，使得总压损降至最低，从而提高了出合形成单一均匀的混合蒸汽，经过扩散段的减速口压力值，使得P／P达到较大值，提高了喷射器升压作用，提高引射蒸汽的压力和温度。从图1的效率。可以看出由传统的方法设计出的蒸汽喷射器，在a点产生激波，静压突升，而工质流速从超音速突降至亚音速，从而导致了由机械能向热能的不可逆转化，这样使得出口压力P出降低，从而压缩比工作蒸汽P／P减小。P缩放喷管人口图2喷射

7、器等动量变化模型结构数学模型表示为：c=警d戈=dx(1)其中(cJ=mB为研究问题方便，在建立喷射器设计的简化图1传统蒸汽喷射器结构计算数学模型前，做如下假设：(1)工作蒸汽和被抽吸气体具有相同的比重根据激波产生的原理，超音速的汽流在流通渐缩管径时，速度进一步增大，位于前面的汽流由和比热容；于壁面的限制，流动不能得到很好的传播，蒸汽流(2)喷射器内的流动的工质看成是理想气来不急传输到远处，后面的