Эжектирующие устройства, эжектор и инжектор представляют собой струйные насосы. Они просты в исполнении и имеют низкую стоимость производства. Эти устройства применяются для широкого списка задач как в быту, так и на сложных технологических производствах. В этой статье рассмотрим принцип работы эжектора и инжектора, а также сравним их между собой.
Эжектор и инжектор определения и отличия
Эжектор – это струйный насос, который на участке сужения создаёт пониженное давление одной среды, что вызывает засасывание в главный поток, потока другой среды.
Инжектор – это устройство, предназначенное для сжатия, впрыска и распыления вещества в рабочей среде. Оно является ускорителем среды. Основная задача инжектора создание избыточного напора, эжектора – высасывание среды с помощью активного потока.
Инжектор и эжектор – два схожих по строению устройства, которые отличаются принципом действия: Инжектор – нагнетает, Эжектор – всасывает.
Устройство эжектора
На схеме эжектора изображено: как активный поток Ⅱ проходит через сопло 3 в смесительную камеру 4. В камере 4 в результате высокой скорости потока создается пониженное давление среды. Это способствует увлеканию за собой в смесительную камеру пассивного потока Ⅰ. Далее потоки смешиваются. Попадая в диффузор 5, поток замедляется и происходит восстановление статического давления.
Эжектор состоит из:
- Сужающегося сопла 3, стоящего на окончании трубы, куда поступает эжектирующая жидкость или газ;
- всасывающего патрубка 2;
- Смесительной камеры 4, в которой происходит объединение жидкостей или газов;
- узкого горла цилиндрической формы;
- большого, расширяющегося диффузора 5;
- выходного патрубка.
Применение
Эжекторы могут заменить дорогостоящие установки для смешивания жидкости. Применяются они как в промышленности, так и в быту.
Применение эжекторов в промышленности
В промышленности эжекторы используют:
- В рыбной промышленности: для насыщения воды кислородом (аэрации) и удаления примесей.
- В нефтяной промышленности: удаление попутного нефтяного газа газоструйными эжекторам-утилизаторами.
- В градирнях на тепловых электрических станциях: где охлаждаемая вода затягивает вместе с собой воздух, за счет расположения и конструкции форсунок. Вода из конденсатора поступает в градирню и распрыскивается специальными эжекционными форсунками. Поток оборотной воды движется с большой скоростью и является активным. Из-за этого возникает область низкого давления, и воздух смешивается с капельками воды. В таких градирнях достигается максимальный эффект охлаждения воды и минимальные потери с капельным уносом.
Применение эжекторов в быту
Использование эжекторов в быту:
- как дополнительное оборудование к насосам. Насос с помощью эжектора создает вакуум во входном патрубке, что позволяет всасывать жидкость из скважины во всасывающую трубу. Принцип эжектирования применяется для поддержания вакуума или перепада давления в насосе.
Принцип работы эжектора
Принцип работы эжекторных устройств основан на законе Бернулли для трубопроводов изменяющихся диаметров. При повышении скорости потока происходит понижение статического давления. В эжекторе, при повышении скорости потока во время движения через сопло, давление потока снижается. Когда давление потока становится ниже давления в патрубке подвода – образуется область низкого давления, которая и засасывает дополнительный поток из патрубка, смешивая его с основным. Засасываемый поток при этом называется пассивным. В результате оба потока смешиваются. После чего общий поток попадает в диффузор. Диффузор эжектора – это расширяющаяся широкая трубка, в которой скорость потока снижается, а статическое давление восстанавливается благодаря снижению динамического напора.
Виды эжекторных устройств
Эжекторные устройства бывают трех типов:
- пароструйные
- газовые.
- жидкостные
Пароструйные эжекторы
Этот вид эжекторов предназначен для откачки сред с низким давлением. Пар с высоким давлением подается в сопло эжектора, за счет энергии струи пара в эжекторе создается зона с пониженным давлением, куда поступает откачиваемая среда. Эти устройства используются часто как вакуумные насосы (для создания вакуума в колоннах первичной переработки нефти), для откачки агрессивных газов и взрывоопасных сред, где не допускается контакт с подвижными механическими частями насосов или вентиляторов. Так же они могут использоваться для поддержания вакуума в конденсаторах паровых турбин ТЭС и АЭС.
Газовые эжекторы
Газовые эжекторы предназначены для повышения давления газов за счет струи газа с высоким давлением. Газ низкого давления поступает в камеру смешения, в которой струей газа с высоким давлением, создается зона пониженного давления. На выходе из эжектора получается смесь газов, имеющая давление выше, чем газа низкого давления, но ниже, чем у газа с высоким давлением.
Жидкостный эжектор — элеватор теплового узла
Элеватор теплового узла – это устройство, предназначенное для регулирования температуры воды в системах отопления и горячего водоснабжения. Часть потока обратной сетевой воды перепускается к подводящему трубопроводу, в котором прямая сетевая вода (активный поток), проходя через сопло создает разрежение. Обратная вода подсасывается, благодаря образованию области низкого давления. В результате смешения происходит эффективный теплообмен. Величина подмеса обратной сетевой воды регулируется изменением диаметра отверстия сопла. Давление после элеватора будет выше давления в обратном трубопроводе на величину гидравлических потерь в системе отопления.
Подробнее о системах отопления читайте в статье.
Встроенный и выносной эжектор
Эжекторы делятся на встроенные и выносные.
Выносные и встроенные эжекторы используются совместно с центробежными насосами для подъема воды из скважин глубиной до 55 метров. Такие насосы более дешёвые относительно высококачественных погружных аналогов.
Встроенный эжектор
Встроенный эжектор расположен внутри конструкции насоса, не требует дополнительных затрат и установки, неприхотлив к загрязнениям, занимает мало места. Главным недостатком является слабая производительность на глубинах более 10 метров.
Насос со встроенным эжектором направляет часть потока воды, выходящей из насоса, в эжектор в качестве активного потока. Этот потока воды эжектирует пассивный поток засасывая воду из скважины и подавая под напором на рабочее колесо насоса. Такое решение позволяет увеличить производительность насоса и снижает риски кавитации среды на рабочем колесе.
Эжектирующее устройство устанавливают к центробежному насосу. Такая модификация обыкновенного насоса, позволяет за небольшие деньги увеличить напор воды. Такой эффект наблюдается из-за того, что насос необходим только для создания активного потока жидкости, а уже в самом эжекторе происходит подсос воды.
Выносной эжектор
Выносной эжектор располагается в погружаемой части трубопровода на глубине скважины. Поэтому для его работы необходимо прокладывать две трубы в скважину, что увеличивает диаметр скважины. Насос направляет в скважину активный поток воды, которая, попадая в эжектор на дне скважины, увлекает за собой высасываемую жидкость. Часть воды из скважины перепускается в насос и снова направляется в эжектор.
Выносные и встроенные эжекторы используются для подъема воды из скважин глубиной до 55 м. Технологию встраивания эжектора в насос применяют для возможности использования более дешевого в эксплуатации струйного насоса. В среднем, цена на погружные насосы на 15% больше струйных.
Вакуумный эжектор
Вакуумный эжектор – это устройство, которое используется для создания вакуума, и перемещения жидкостей или газов за счет эффекта сопла вентури.
Принцип работы: между двумя камерами, одна из которых находится под давлением, а другая, с давлением ниже атмосферного, создается разность давлений, что позволяет направить поток газа или жидкости из одной камеры в другую. Сам эжектор представляет из себя трубку между двумя камерами. Эта трубка соединена с вакуумной камерой через сопло. Газ или жидкость попадают в вакуумную камеру, откуда происходит высасывание активным потоком.
Одним из преимуществ вакуумных эжекторов является то, что их можно достаточно легко настроить под различные задачи и они не требуют обслуживания.
Воздушный эжектор
Воздушный эжектор – это устройство, которое использует принцип эжектирования потока воздуха в различных процессах.
Принцип работы:
Компрессором создается давление воздуха, который попадает в эжектор. При попадании в сужающееся сопло 1, активный поток увеличивает свою скорость. В камере 2 происходит подсос пассивного потока, активным. Попадая в камеру смешения 3, 2 потока смешиваются друг с другом и начинают двигаться по спирали вдоль стенок, благодаря этому эффекту происходит дополнительный подсос пассивного потока. В диффузоре 4 из-за расширения, скорость потока снижается и статическое давление восстанавливается за счет снижения динамического давления. При этом полное давление, которое равно их сумме, остается постоянным.
Воздушные эжекторы используют для удаления газов и жидкостей из замкнутого пространства.
Инжектор: устройство и принцип работы
В отличие от эжекторов – инжекторы бывают самых разных конструкций: электронные, механические, магнитные и прочие. Инжекторы применяют во многих механизмах.
Например, инжектор применяют в двигателях внутреннего сгорания для смешения топлива с воздухом и нагнетания его в форсунки.
Агрегатное состояние среды в инжекторах бывает:
- однофазные (газ-газ, пар-пар, жидкость-жидкость);
- разнофазное (газ-жидкость, жидкость -газ);
- изменяющейся фазности (пар-жидкость, жидкость-пар).
Инжектор парового котла
В паровых котлах зачастую устанавливают инжектор для повышения давления выходящего через него пара. Это снижает затраты электроэнергии на питательные насосы котла. При этом энергия пара преобразуется в давление воды, поступающей в котел.
Может быть интересно: Деаэрация воды в котельной и на ТЭС.
Сам инжектор предназначен для закачки котловой воды в котел. При этом используется тепловая энергия пара, которая частично передается струей воды. Энергия струи воды используется для повышения давления котловой воды перед котлом.
Инжекторы имеют в основе практически такое же строение, что и эжекторы, но имеют куда более сложное строение и повсеместно используются в котлах, машиностроении, производстве и сложном оборудовании.
Вывод
Эжекторные устройства предназначены для увеличения напора всасываемой жидкости. Также их массово применяют в насосных агрегатах, причем как внутри, так и за насосом. Одним из самых больших минусов эжекторов является узкий диапазон регулирования. При относительно небольших изменениях расходов и параметров входящих и исходящего потоков эжектор перестает выполнять свою функцию.
Инжекторные устройства предназначены для смешения и впрыска рабочих тел под высоким давлением
Таким образом, можно сделать вывод, что инжектор и эжектор – два схожих по строению устройства, которые отличаются принципом действия: Инжектор – нагнетает, Эжектор – всасывает.
