Эжектор — устройство для перемещения жидкостей и газов¶
Эжектор — это устройство без подвижных частей, предназначенное для сжатия, перемешивания или транспортировки газов, жидкостей и парогазовых смесей с использованием энергии рабочего потока. Принцип работы эжектора основан на явлении эжекции — увлечения (засасывания) одного потока другим, движущимся с высокой скоростью. Эжекторы широко применяются в теплоэнергетике, химической промышленности, водоснабжении, холодильной технике и различных технологических процессах.
¶Принцип работы
Основу работы эжектора составляет эффект Бернулли: при увеличении скорости потока давление в нём снижается. Рабочая среда (жидкость, газ или пар) подаётся под давлением через сопло, где она разгоняется до высокой скорости. На выходе из сопла формируется高速 поток, который увлекает за собой вторичную среду — ту жидкость или газ, которые необходимо переместить или сжать.
В зоне смешения оба потока объединяются, после чего смесь поступает в диффузор — расширяющуюся часть устройства. В диффузоре кинетическая энергия потока преобразуется в давление, и смесь выходит наружу под давлением, превышающим давление усасываемой среды, но, как правило, ниже давления рабочей среды.
Ключевое достоинство эжектора — отсутствие подвижных элементов, что делает устройство предельно надёжным, долговечным и практически не требующим обслуживания.
¶Устройство
Типовой эжектор состоит из следующих элементов:
- Сопло (форсунка) — сужающееся сопло, через которое подаётся рабочая среда; преобразует давление в скорость.
- Нагнетательная камера (камера всасывания) — полость, в которую поступает увлекаемая среда.
- Смесительная труба (коллектор) — участок, где происходит соединение и частичное перемешивание обоих потоков.
- Диффузор — расширяющийся канал, в котором скорость потока снижается, а давление повышается.
В зависимости от агрегатного состояния рабочей и увлекаемой сред эжекторы делятся на водяные, паровые, газовые, парожидкостные и комбинированные.
¶Классификация
По назначению и типу рабочей среды эжекторы подразделяются на несколько основных групп:
| Тип | Рабочая среда | Увлекаемая среда | Область применения |
|---|---|---|---|
| Водоструйный | Вода под давлением | Вода, газ, взвесь | Водоснабжение, дренаж, очистные сооружения |
| Пароструйный | Перегретый или насыщенный пар | Пар, газ, жидкость | Теплоэнергетика, химическая промышленность |
| Газовый (эжекторный компрессор) | Сжатый газ | Газ | Газотранспортные системы, вакуумные установки |
| Эжекционный насос | Жидкость | Жидкость | Нефтепереработка, пищевая промышленность |
| Водопаровой | Пар и вода | Парогазовая смесь | Деаэрация воды, вакуум-аппараты |
По конструктивному исполнению различают одноступенчатые и многоступенчатые эжекторы. Многоступенчатые схемы позволяют достигать более высоких степеней сжатия или разрежения.
¶Применение
¶Теплоэнергетика
В паросиловых установках эжекторы (эжакторы) применяются для отбора пара из турбин, подачи питательной воды в котлы, создания вакуума в конденсаторах и деаэрации воды. Эжекторные вакуумные установки обеспечивают разрежение, необходимое для удаления негазовых компонентов из питательной воды.
¶Водоснабжение и водоотведение
Водоструйные эжекторы используются для подъёма воды из скважин, перекачивания сточных вод, создания разрежения в насосных станциях. В пожаротушении эжекторные устройства применяются в составе струйных насосов, повышающих давление в линии.
¶Химическая промышленность
Эжекторы служат для перемешивания реагентов, откачки паров и газов, создания вакуума в реакторах и колоннах. Их преимущество в химически агрессивных средах — отсутствие подвижных уплотнений и электропривода.
¶Холодильная техника
В парокомпрессионных холодильных установках эжекторы применяются для регулирования подачи хладагента и повышения энергоэффективности цикла.
¶Газовая промышленность
Эжекторные компрессоры (эжекторы) используются для транспортировки попутного нефтяного газа, смешивания газовых потоков с разным давлением, вакуумирования ёмкостей.
¶Достоинства и ограничения
К достоинствам эжекторов относятся:
- Простота конструкции и отсутствие подвижных частей;
- Высокая надёжность и малые затраты на обслуживание;
- Возможность работы с агрессивными, абразивными и высокотемпературными средами;
- Компактность и малая масса;
- Способность одновременно выполнять функции насоса, компрессора и смесителя.
К ограничениям относятся сравнительно низкий к.п.д. (обычно 15–30 %), зависимость производительности от давления рабочей среды и необходимость наличия источника сжатой рабочей жидкости или пара.
¶Историческая справка
Идея использования струи для перекачивания жидкости была описана ещё в работах академика Л. Эйлера в XVIII веке. Первые практические эжекторные устройства для котельных установок созданы в конце XIX века — в частности, эжекторный насос В. Шееля (1859) и эжектор Г. Вестфальза (1872) для подачи питательной воды в паровые котлы. Широкое промышленное распространение эжекторы получили в XX веке с развитием теплоэнергетики и химической промышленности.
¶Источники
- Ковалёв С. В. «Теплообменные аппараты» — М.: Энергоатомиздат
- Фролов И. П., Смирнов Н. М., Матвеев В. М. «Справочник по насосам» — Л.: Машиностроение
- Бабаев В. М. и др. «Тепловые электрические станции» — М.: Энергия
- Справочник «Теплотехника» под ред. В. А. Артемьева — М.: Энергоатомиздат