噴射泵的結構特點和工作原理

1、噴射泵的結構特點及工作原理靠高壓工作流體經噴嘴后產生的高速射流來引射被吸流體，和之進行動量交換，以使被引射流體的能量增加，從而實現吸排作用。常用的工作流體有水、水蒸氣、空氣。被引射流體則可以是氣體、液體或有流動性的固、液混合物。噴射泵-工作流體和被引射流體皆為非彈性介質噴射器-有一種為彈性介質（氣體）（一）水射水泵的結構和工作原理以水為工作流體和為引射流體的水射水泵。水射水泵主要由噴嘴 1、吸人室2、混合室3和擴壓室4等幾部分組成，如圖 5 1所示。1 工作液體經噴嘴形成高速射流。噴嘴由收縮的圓錐形或流線形的管加上出口處一小段圓柱形管道所構成。一般采用螺紋和泵體相連接，以便拆換。由離心泵供應P

2、為0.31.5MPa的工作水流，經噴嘴射人吸人室，壓力降到吸人壓力 Ps，從而將壓力能轉換為動能， 在噴嘴出口形成流速 v1可達2550m /s的射流。工作水體積Q，取決于（pp-ps）和噴嘴出口孔徑d。噴嘴引起的水力損失稱為噴嘴損失。2 高速射流卷帶被引射流體并和之在混合室進行動量交換工作流體自噴嘴噴出， 由于射流質點的橫向紊動和擴散作用， 和周圍的介質進行動量交換并 將其帶走，使吸人室形成低壓， 從而將被引射流體吸人。 噴嘴射流流束由于其外圍部分逐漸 和周圍介質摻混，使保持 v1流速的流核區(qū)逐漸縮小，以至最終消失，形同收縮的圓錐體。噴嘴射流流束的邊界層在射流方向逐漸擴大，形成擴張的圓錐體。

3、 邊界層的流束，在內表面處和流核區(qū)的流速相同， 并沿徑向遞減，在其外表面處則和周圍介質的流速相等。當這圓錐體狀的流束和混合室的壁面相遇后，流束的橫截面積就不再擴大。這時，橫截面上的流束分布很不均勻而混合室的作用就在于使流體充分的進行動量交換，以使其出口外的液流速度盡可能趨于均勻。實驗表明，進入擴壓室時的液流速度越均勻，擴壓室中的能量損失就越小?；旌鲜矣址Q喉管。常做成圓柱形。中、低揚程泵也可將混合室做成圓錐形和圓柱形相組合，以減少混合時的能量損失。如流束和混合室的壁面相交于圓錐形部分，則流束在隨后錐形段的流動中壓力還會下降，于是泵內的最低壓力將出現在混合室圓柱段進口截面B 一 B處。隨著動量交換

4、的繼續(xù)進行，流束漸趨均勻，壓力也逐漸升高，直至速度完全均勻后，壓力的升高也就停止；混合室的水力損失除混合室進口損失、混合室摩擦損失外， 最主要的是混合損失。它是速度相差很大的工作流體和被引射流體在混合過程中進行動量交換而引起的能量 損失，是噴射泵的主要能量損失之一。3 液流經擴壓室將速度能轉變?yōu)閴毫δ軘U壓室是一段擴張的錐管。它可使液流在其中降低流速，增加壓力，從而將動能轉換為壓力能。實驗證明，擴壓室的擴張角做成810 時，擴壓過程的能量損失最小。（二）水射水泵的性能1.水射水泵的特性曲線：水射水泵的特性通常用無因次特性曲線來表示，它是流量比u （亦稱引射系數）和揚程比h和效率n的關系曲線。流量

5、比µ為& micro;=Qs/ Qp式中：Qs被引射流體的體積流量，m3 /s；Qp 工作流體的體積流量，m3 / s。當流量改以質量流量表示時，相應的質量流量比用& micro;m表示，即& micro;m=Gs/Gp，若工作流體和被引射流體是同一種介質& micro;m=µ，則。噴射泵的揚程比h=H/Hp式中；H 被引射流體經過泵后所增加的水頭，m ;Hp -工作流體和被引射流體進泵時的水頭之差，m。由于流體的位置頭和速度頭和壓力頭相比可忽略不計,當工作流體和被引射流體是同一介質時，揚程比即為相對壓差 ，（5-4）圖5 2表示幾種面積比 m值不同的水射水泵的無因次特

6、性曲線。它給出了揚程比（相對壓差）h、效率n和流量比（引射系數）µ的關系。對噴射泵來說，泵的效率n是指同一時間內被引射流體所能得到的能量（有效功率）和工作流體所失去的能量（輸入功率）之比。即（5 5 ）由圖5 2可以得出以下結論：m 值較小時，泵的引射系數（流量比）較小，但所能達到的相對壓差較高，故特性曲線比較陡峭；而 m值較大時，泵的引射系數較大，但其所能達到的相對壓差較小，故特性曲線比較平坦。通常認為 m7屬低揚程水噴射泵，m = 37屬 中揚程水噴射泵。造成上述情況的原因是：泵的m值越小，喉管截面積的相對值越小，被引射的流量也就相對較少（流量比?。?，所以每單位量的被引射流體所

7、能得到的能量也就越多， 即相對壓差就越大。圖 5 2中虛線所畫出的包絡線即表示不同m值的水射水泵所能達到的最大相對樂差和最高效率。（包括噴嘴噴射泵的效率很低。噴射泵雖不存在機械損失和容積損失，但其水力損失)很大。損失、混合室進口損失、混合室摩擦損失、混合損失和擴壓室損失m值不同的噴射泵，其最佳工況的效率及各部分損失所占的比例也不同。m值小的泵，因其引射的流體流量較小，混合損失也就相對較小，但流體在混合室和擴壓室中的流速較大，故混合室摩擦損失、擴壓室損失要大一些，其效率曲線比較陡峭，高效區(qū)較窄。而m值較大的泵，由于被引射的流體流量較大，混合損失較大，但其它損失相對小些，效率曲線比較 平坦。對應不

8、同的引射系數，存在不同的最佳m值，采用最佳 m值的泵效率n最高，能達到的相對壓差也最大。在圖52下部由虛線所畫出的包絡線，即表示水射水泵在不同引射系數下采用最佳 m值時所能達到的最高效率。m=35的水射水泵可達到的效率較高，其中以m = 4的水射水泵在µ=1時的效率最高。表5 1給出幾種m值不同的泵的最高效率及各項功率損失在總輸入功率中所占的百分比。圖5 3給出一水射水泵的實測無因次特性曲線。泵的m值為6.25。從圖中可以看出，當泵所造成的揚程比A降低到一定程度后，泵的流量比µ就不再增加，同時效率也急劇下降，這時泵的流量比稱為臨界流量比(或臨界噴射系數)，用仆。表示。相

9、應的揚程比稱臨界揚程比，用µcr 表示。上述現象表明尺寸既定的噴射泵存在相應的極限過流能 力。實踐表明，水射水泵即使長期在臨界揚程比下工作，仍很平穩(wěn)，并無汽蝕破壞產生2 .工作參數變化對水射水泵流量的影響(1)當其它條件不變時，如果泵的排出壓力pd加增加，由式(5 4)可知，泵的揚程比h即增大，由性能曲線可見，泵的流量比µ相應減小，即泵的吸人流量Qs就會減小。反之，若pd減小，貝U Qs增大；但如µ增大到達到了臨界流量比 µr ,，貝U Qs將不會再增加。所以，在管理水噴射泵時應防止排出管路阻塞和單向閥卡死，避免排出壓力過高而導致流量減小。而且由式(5 1)可知，這時工作水流量 Qp也減小，故吸人流量 Qs就會迅速減小。反之， 如工作壓力pp，增大，則Qs增大。但當Qs增大到一定程度時，會達到極限過流能力。 這時工作壓力pp若進一步增大，雖會使工作水流量Qp增加，但µcr 卻會減小，也就是說，一臺泵所能達到的極限流量Qs=Qp*µcr基本不變圖5-3水射水泵的實測無因次特性曲線。(3)當其它條件不變時，如吸人壓力ps降低，則揚程比h增大，這時流量比µ減小，即吸人流量 Q5減小。反之，ps增大，則Qs也增大。m值較大的泵，壓力參數變化 對泵流量的影響較大。(三) 噴射泵的特點