射流式真空发生器的设计原理

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1、维普资讯http://www.cqvip.com射流式真空发生器的设计原理郭庆摘要本文介绍了射流卷吸作用产生所期望的真空度的原理以反射流式真空发生嚣的设计原理．列举了四种规格的射流武真空发生嚣的特性曲线．以便于央际生产中能合理选用参数．日射流是一束快速喷射的流体，其特点是能卷吸周围的流体和它一起f句前运动t如图1所示．我们利用该原理设计成气体射流式真空发生器。二、气体射流的卷吸作用当压缩空气从喷嘴中射出以后，射流里面的空气质点会与周围静止的空气质点碰撞·由于射流中质点的运动速度很高，就夹带着周围静止的空气

2、一起向前运动．在离喷嘴较远的前方，射流速度较小，卷吸作用也逐渐减弱．这样由于周围流体被。卷吸而使喷流两悄产生压力差。这种现象称为柯安达效应．据以上这一原理，我们可设计成下面的系统．基本类型示意图见图2．图中：(1)为气源(2)为真空腔(负压腔)(3)射流腔(卷吸腔)(4)为消音器详细结构形式参见图3．④{图1图2随着系统的建立，判别气体的流动特性，可根据临界雷诺数RecI查表来确定是层流还是紊流．实际生产表明气体流动按层流还是按紊流式流动对本系统能否工作并不重要，而气106维普资讯http://www.c

3、qvip.com体的速度却直接影响负压腔产生的负压Px，(即真空度)．假设这一系统的气体流动特性符合管内的定常流动．由于气体的喷射是连续的，所以就可以应用定常流动的连续性方程式(详见参考文献(1))．fVAt．．图3设系统内的任意一断面的面积为A，流速为V．流体的密度p，．贿：警+百dA+可dV=。(1)#AVCOnSt(2)从圈I可以看出．射流气体速度越大．所带走流体周围的气体分子就越多，真空度就越高，所以喷嘴的设计就显得特别重要．三、喷嘴设计依据及其结构形式的选择如用马赫数M(M=iV，a为音速，a=

4、(K为绝热系数))代人(】)中可得：dA_(M_1)A很显然：当Ml饲音速)则断面积增加流速也增大．当M=l(临界流速)发生于最小断面处．由以上结论可知，要使管内产生超音速流速．就必须使用开始细．然后变大喷嘴(即拉瓦尔式喷嘴)结构形式．设：(1)喷嘴的最小端面几何尺寸为Si(直径为x的圆孔)，流体经喷嘴的流速为V，压力为Pl，流量为Qo，密度为。(2)气源(输入腔)的几何尺寸断面积为so(直径为进气管内径的圆孔)，流体在输入腔107维普

5、资讯http://www.cqvip.com的流速Vo，压力为P。，流量为Q0，密度为Po。(3)卷吸腔的压力近似于负压腔(真空腔)，所以此空间的压力为P，卷吸排走的气体流量为Q．(4)排气腔的几何尺寸断面积为s，(消音器的内孔孔径的圆孔)、流量为Qo+Q，压力为P2，流速为V2，密度为p2．(5)工作条件假设工作环境温度为T．当取vl=a时，由公式(2)可以得到：VP0S0。口s由于P的测量在实验条件具备的情况下，是很容易得到的，而对于该系统来说和何得到s。和P的关系呢?即s一定时，如何得到最大的负担P

6、，这一关系可参阅本文列举的几种不同s一P特性曲线图，根据实际生产需要选择适宜的s和P。喷嘴截面尺寸确定以后，欲获得最佳的拉瓦尔式喷嘴，则可依据A·Gibson的实验结果，一般喷嘴的喇叭口锥角0在6。～15。之间。四、负压腔卷吸气口的位置确定负压腔排气口的设置恰当与否直接影响到气体放卷吸走的效率。喷流的结构示意图见图由图中可以知道：实际喷口的大小是有限的，由喷口喷出的气流在理想的情况下，戗舟沿着整个断面的流速几乎是均匀的，这个均境匀流在向前行进的过程中，由于受周围气体的影响，其流速均匀部分的区域逐渐减小，而

7、整个流体的喷流断面也逐渐增大。在该流动模型中可将均匀流的区域称为势核。随着势核的消失，喷流速度分布的形状也不断变图4化，最后成为自由喷流饷相似分布区域的距离1o可用实验求得，约为喷口宽度bo的5-7倍．根据这一结论，应把卷吸口设置在lo范围之内．五、输出部分的设计(排气管与输出腔)排气管可使射流的气体和放卷吸的气体顺利地排人到输出腔，因此，必须合理地设计排气管。排气管的管径确定可以根据A·Gibson流体流动损失系数的实验来确定其管径．实际生产设计中是根据图4来确定其口径，即可以用气体流速的相似分布域的宽

8、度作为排气管的管径，其接受口的位置在10处．为了稳定射流流体和卷吸走的流体流向，这一排气管应有一定的长度，以稳定其流向。气体射流通常都向大气排放，为了消除高速气流向大气排放l08维普资讯http://www.cqvip.com时产生啸叫噪声，通常在排气口都设置消音器．该消音器也就是文中提过的输出腔．消音器的选用，应根据排气量的大小合理选择．六、几种不同规格的真空发生器耗气特性和流动特性曲线实际生产设计中可直接参考下面的特性曲线