-118-张永生张永兴赵成纲席浩君（甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，甘肃兰州730070）【摘要】文章简约介绍了蒸汽喷射器的设计计算方法，并讨论了压力变化对喷射器工作效率的影响，对蒸汽喷射器设计有一定的指导意义。【关键词】蒸汽喷射器；压力；蒸汽【中图分类号】TQ022.11【文献标识码】B【文章编号】1008-1151(2011)05-0118-02随着现代工业的急速发展，当今世界环保及节能意识的日益增强，人们越发意识到，在保护环境的同时也可以节约额外的运行成本。其中的一个例子就是在蒸汽产生装置，一部分废汽直接排向大气，如果能够减少废汽的排放，在生产蒸汽的源头就可以减少蒸汽生产量，从而保护环境，节约成本。蒸汽喷射器在这些应用中就具有很大的技术优势。蒸汽喷射器是一种节能设备，将低压蒸汽（通常是废蒸汽）压缩成可利用的高压蒸汽，再次应用于生产中，从而保护环境，节约能源，而且，随着工业的不断发展，喷射器设计结构的不断改进，技术优化，会得到更加广泛的应用。（一）蒸汽喷射器原理及其技术蒸汽喷射器是完成能量转换的一种装置，它是由一定能量（压力和流量）的工作流体，将静压能转换为动能，经过喷嘴射出形成高速射流。由于射流和空气之间产生卷吸作用和紊动扩散作用，把吸入室的气体带走，使该处产生局部真空状态，在外界大气压力的作用下，使被吸流体进入泵室，随同高压高速流体被带入喉管，与之混合，并进行能量交换，在喉管内，由于气体分子的紊动作用，工作流体将一部分动能及热能传给被吸流体，使被吸流体的动能和热能得以加强，工作流体的速度随之减缓，而被吸流体速度逐步加快，在喉管末端，两股流体速度逐渐趋于一致，混合进入扩散室，然后流速逐步降低，压力上升，完成中等品质的蒸汽以利于一下步应用。提高引射流体的压力而不直接消耗机械能，这是喷射器最重要的最根本的性质。由于具有这种性质，在很多技术中，采用喷射器比采用机械增压设备（压缩机、泵、鼓风机和引风机）有可能得到更为可靠的技术解决办法。蒸汽喷射器原理图如下，喷射器的主要部件有：工作喷嘴，接受室，混合室，扩散器。图1喷射器简图（二）气体喷射泵的设计对于所有喷射器，均遵循如下三个定律，所有有关喷射器的设计及计算，均源自于以下三个定律。1)能量守恒定律Ip+μih=（1+u）ic（1）2)质量守恒定律GC=GP+GH+GP(1+μ)（2）2011年第5期大众科技No.5，2011（总第141期）DAZHONGKEJI(CumulativelyNo.141)【收稿日期】2011-02-23【作者简介】张永生（1975－），男，甘肃临泽人，甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司换热装备研究部工程师，工学硕士，从事蒸发换热设备设计及研制开发工作；张永兴（1974－），男，甘肃庄浪人，甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司换热装备研究部工程师，从事设备自动化设计及研制工作。-119-3)动量定律12113331111()()fppHHpHppHHfGGGGPfpdfpfpFωωω+−+=+−+∫（3）抽气性能：气体喷射泵的抽气性能可由引射系数和压缩比来描述，引射系数μ定义为被抽气体质量流量GH与工作蒸汽质量流量Gp之比。（4）引射系数反映了泵的抽气能力和效率，是喷射器工作的主要指标之一。压缩比Y定义为泵出口压力PC与入口压力PP之比CPPYP=（5）压缩比反映了泵的排气能力以及可以获得的工作真空度。另外，泵的抽气性能与工作介质的压力、温度、流量有关，与被抽气体的种类、压力、温度、流量等因素有关。在入口截面上工作流体的速度：2111pPPHPPωϕαλϕαλ==（6）在入口截面上引射流体的速度：242HHHωϕαλ=（7）混合流体在混合室出口截面的速度：333ccαωλϕ=（8）在混合室出口截面上，截面积为：22PPPPpqpGfkPqα=∏（9）综合(2)(6)(7)(8)(9)，作相应变换，导出气体喷射压缩器喷射系数如下方程：1334322pccHcHCkkkkαλαμαλλα−=−（10）喷嘴尺寸的计算：喉部截面积：3600Gfpbv=（11）对于饱和蒸汽，b=199,对于过热蒸汽，b=209,实践证明，对于饱和蒸汽，b=203时比较接近于实际。喷嘴出口截面积：1fcf=（12）对于饱和蒸汽，C=0.61×2.52lgB，对于过热蒸汽，C=0.67×2.77lgB喷嘴入口截面积：f0=(1.7～2)f1（13）喉部长度：L0=(1～2)fπ（14）扩压器尺寸的计算：扩压器喉部直径：01.6phcGGDP+=（15）入口直径：D2=1.5D3（16）出口直径：D4=1.8D3（17）喉部长度：l3=(2～3)D3（18）渐缩段锥度：K2=1∶10（19）混合室入口直径：DH=(2～2.5)D3（20）（三）气体喷射泵变工情况分析气体喷射压缩器不可能始终在设计工况下运行，对于给定几何尺寸的气体喷射压缩器，其喷射系数或生产率(如引射气体流量、混合气体流量)随其它运行参数变化而变化的关系特性，称为气体喷射压缩器变工况特性。喷射泵工作压力、吸入压力、排出压力三者关系见下图。图2喷射泵变工状态分析图PL表示稳定运行条件下的极限排放压力如上图所示，对于一定结构的蒸汽喷射压缩器，在其它运行参数不变的条件下，逐渐提高引射蒸汽压力时，不论是否处于极限状态都将会导致喷射系数、混合蒸汽质量流量的增大，但是在达到极限状态之后，进一步提高引射压力时，喷射系数、混合蒸汽质量流量的增大幅度较小。而吸入口压力的增大，则可使喷射泵稳定工作区域变大。排出口压力的变化，将直接影响气体喷射泵的运行效率，如需提高喷射泵的运行效率，则需降低排出口的压力。气体喷射压缩器工作温度、引射温度对运行特性的影响很小，而工作压力、引射压力以及背压对运行性能影响较大，因此，应当主要利用压力变化特性来调整运行工况。（四）结语近年来，气体喷射器的设计方法及结构形状随着加工工艺及技术革新有所改进，但仍无法满足生产发展的需求，如低噪声、低压蒸汽喷射泵的设计使用等，仍需大量的研究及生产实践。【参考文献】[1]索科洛夫,津格尔.喷射器[M].北京:科学出版社,1977.[2]徐成海,等.真空工程技术[M].北京:化学工业出版社,2006.[3]韦红旗.气体喷射压缩器变工况特性的理论研究[J].流体机械,2004,32(5):20-24.[4]季建刚,王如竹,黎立新,蒸汽喷射压缩器特性计算与分析[J].船舶工程,2006,28(5),46-49.PG=HGμ
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