蒸汽噴射泵抽氣系統的工作特性

水蒸氣噴射泵 張以忱 東北大學(xué)

  蒸汽噴射泵是利用高壓工作蒸汽經(jīng)過(guò)噴嘴加速后,獲得超音速氣流,進(jìn)入混合室,在混合室內造成低壓,將被抽氣體(或蒸汽)吸入,并與之進(jìn)行動(dòng)量和能量交換,進(jìn)入擴壓器;在擴壓器收縮段,混合氣體的壓力上升,速度下降,達到擴壓器喉部時(shí), 混合氣流的速度降至音速附近,在擴壓器擴張段,速度進(jìn)一步降低,至出口處速度接近于零,此時(shí),混合氣體的壓力高于泵的出口背壓而被排除, 從而達到抽氣的目的。工作蒸汽經(jīng)噴嘴膨脹后,若在其出口處的壓力遠遠高于被抽氣體壓力,則工作蒸汽因過(guò)膨脹而使射流分散,此時(shí)不具抽氣作用;若在其出口處的壓力比被抽氣體壓力低很多,那么工作蒸汽被壓縮,在噴嘴內形成柱狀射流而封不住氣流通道,造成排氣腔與抽氣腔“短路”,此時(shí)亦不具抽氣作用。

  多級噴射泵中各級泵都有各自的抽氣特性曲線(xiàn),各級泵工作時(shí)沿著(zhù)各自的吸入壓力,排氣壓力和抽氣量的特性曲線(xiàn)變動(dòng),為了保證各級泵的穩定工作,要求在系統工作過(guò)程中,泵的蒸汽系統參數和冷凝水系統的參數盡量保持不變,當工作介質(zhì)狀態(tài)參數在允許范圍內波動(dòng)時(shí),各級泵的吸氣壓力和排氣壓力會(huì )在適當的范圍內變動(dòng),不會(huì )影響噴射泵系統的正常工作,但工作介質(zhì)狀態(tài)參數變動(dòng)過(guò)大會(huì )造成噴射泵工作的不穩定。

  為保證多級泵系統的穩定工作,系統中各級泵之間應很好的匹配,使各級泵處于各自的工作點(diǎn)上,避免其中的某一級泵在過(guò)載狀態(tài)下運行。

  當氣體負荷增加時(shí),噴射泵吸入壓力會(huì )顯著(zhù)上升(約1.6 倍),而排氣壓力上升較緩(約2%);若氣體負荷降低時(shí),則噴射泵的吸入壓力下降,出口壓力也下降。當泵的吸入壓力不變時(shí),如果工作蒸汽壓力增高,則排氣壓力增加,抽氣量增加。冷卻水溫一般將隨季節的不同而變化,泵設計時(shí)一般以夏季水溫為準。如果水溫低時(shí),冷凝器前各級泵的性能不受影響,在冷凝器后的泵,由于水溫低冷凝效果好,因而下一級泵的氣體負荷減少了,進(jìn)氣壓力下降了,泵工作趨于穩定。但為了使最后一級泵的排氣壓力>10-5 Pa,可能要增加最后一級泵的工作蒸汽耗量,因此并不經(jīng)濟,當工作蒸汽一定時(shí),可能造成泵系統不能穩定工作。