Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Струйный насос (эжектор) перемещает среду без единой движущейся детали: высоконапорная рабочая струя разгоняется в сопле, в камере смешения отдаёт импульс подсасываемому потоку и увлекает его за собой, а в диффузоре скорость смеси снова переходит в давление. По действующему стандарту струйный насос отнесён к насосам трения — динамическим насосам, в которых среда перемещается силами трения внешнего потока.
Ниже разобрано, как работает струйный насос-эжектор: что происходит в сопле и камере смешения, как рабочая среда передаёт энергию подсасываемой, почему у аппарата нет движущихся частей, какими параметрами он характеризуется и где применяется. Терминология и расчётные величины даны по действующему стандарту на жидкостные насосы и профильным справочникам.
Струйный аппарат — устройство, в котором без механического привода смешиваются два потока с образованием смешанного потока промежуточного давления. Поток с большим давлением называют рабочим (активным), поток с меньшим давлением — инжектируемым (пассивным, подсасываемым). Передача энергии идёт напрямую от струи к струе за счёт сил трения и обмена импульсом при турбулентном смешении.
Работа основана на преобразовании энергии давления в кинетическую и обратно. В сопле рабочий поток разгоняется: давление падает, скорость растёт, у среза сопла образуется зона разрежения. Разрежение подсасывает инжектируемую среду в камеру смешения, где быстрый рабочий поток увлекает медленный, выравнивая скорости. В диффузоре смешанный поток тормозится, и его скорость снова переходит в давление — на выходе оно выше, чем во всасывающем патрубке.
Энергию переносит сама струя. Поэтому у струйного насоса нет рабочего колеса, поршней и других движущихся частей.
По действующему стандарту на термины жидкостных насосов струйный насос определён как насос трения, в котором жидкая среда перемещается внешним потоком жидкой среды; насос трения, в свою очередь, отнесён к динамическим насосам. Распространённое название аппарата — эжектор.
Конструктивно струйный насос предельно прост и состоит из неподвижных элементов, образующих проточную часть.
Сужающийся канал, в котором энергия давления рабочей среды переходит в кинетическую — поток разгоняется, а давление у среза падает. Для пароструйных и газоструйных аппаратов, где течение сверхзвуковое, применяют сужающе-расширяющееся сопло (сопло Лаваля).
Пространство вокруг среза сопла, куда через всасывающий патрубок поступает инжектируемая среда. Здесь за счёт разрежения формируется подсос пассивного потока.
Цилиндрический (или слегка сужающийся) участок, где рабочий и инжектируемый потоки смешиваются и выравнивают скорости. Именно здесь происходит основная передача энергии — самый ответственный с точки зрения КПД участок.
Расширяющийся канал, в котором смешанный поток тормозится и его скоростной напор преобразуется в давление. Геометрия диффузора (угол раскрытия, длина) заметно влияет на восстановление давления.
Перенос среды — непрерывная последовательность преобразований энергии вдоль проточной части.
Давление смешанного потока на выходе — промежуточное: выше давления подсасываемой среды, но ниже давления рабочей. Этот перепад и есть полезный напор, который аппарат создаёт за счёт энергии рабочей струи.
В аппарате взаимодействуют два потока. Их роли и параметры различаются принципиально.
Рабочей и инжектируемой средой могут быть жидкость, газ или пар, а также их смеси и гидросмеси с твёрдыми включениями. Комбинация сред определяет тип и название аппарата.
Аппараты одного принципа действия исторически носят разные названия. Классификация учитывает существо процессов и характер создаваемого напора.
По фазовому состоянию рабочей среды аппараты делят на жидкоструйные, газоструйные и пароструйные. Пароструйные эжекторы применяют преимущественно для создания вакуума, водоструйные — для водоотлива, отсоса и перекачки.
Работу струйного аппарата описывают безразмерными величинами, не зависящими от абсолютного масштаба, и геометрией проточной части.
КПД струйных насосов невысок — обычно в пределах 0,15–0,25. Это плата за простоту и отсутствие движущихся частей.
Коэффициент инжекции и достижимый напор связаны обратной зависимостью: чем больше подсасывается среды, тем меньший напор аппарат способен создать при тех же параметрах рабочего потока. Оптимальную геометрию (положение сопла, размеры камеры смешения и диффузора) подбирают под заданный режим, добиваясь наибольшего КПД.
Базовые соотношения следуют из законов сохранения массы, энергии и количества движения для смешивающихся потоков.
Коэффициент инжекции:
u = Gи / Gр
где Gи — массовый расход инжектируемого потока; Gр — массовый расход рабочего потока.
Gи
Gр
Коэффициент напора: β = H / Hр, где H — создаваемый напор, Hр — располагаемый напор рабочего потока.
β = H / Hр
H
Hр
КПД аппарата: η = u · β.
η = u · β
Из соотношений видно: повышение коэффициента инжекции снижает коэффициент напора, поэтому КПД имеет максимум при определённом сочетании u и β. На этот максимум и настраивают геометрию аппарата.
Пусть коэффициент инжекции u = 0,5, коэффициент напора β = 0,4.
u = 0,5
β = 0,4
КПД: η = 0,5 · 0,4 = 0,20, то есть около 20 %.
η = 0,5 · 0,4 = 0,20
Значение укладывается в типичный диапазон 0,15–0,25 для струйных насосов; u и β приняты для иллюстрации.
Нет движущихся частей, рабочего колеса и уплотнений — отсюда простота, надёжность и нетребовательность к обслуживанию. Аппарат может работать с агрессивными средами и гидросмесями, выполнять сухое всасывание и создавать высокий вакуум, работать в погружённом состоянии. Конструкция компактна и легко изготавливается из химически стойких материалов.
Главный недостаток — низкий КПД и связанная с ним потребность в подаче к соплу относительно большого расхода рабочей среды под высоким давлением. Поэтому струйный насос выгоден там, где такой рабочий поток уже имеется или где ценнее простота и надёжность, чем экономичность.
Простота и стойкость к тяжёлым средам определяют широкий круг задач для струйных аппаратов.
Там, где доступен поток рабочей среды под давлением, а от оборудования требуется надёжность и стойкость к тяжёлым условиям, струйный насос-эжектор часто оказывается рациональным решением.
Рабочая среда под давлением разгоняется в сопле, и у его среза образуется разрежение. Оно подсасывает вторую среду, которая в камере смешения увлекается быстрой рабочей струёй. В диффузоре смешанный поток тормозится, и его скорость переходит в давление — на выходе оно выше, чем на всасывании.
Из рабочего сопла, приёмной (всасывающей) камеры, камеры смешения и диффузора. Все элементы неподвижны; рабочего колеса и поршней нет.
Энергию переносит сама рабочая струя: она передаёт импульс подсасываемому потоку силами трения при смешении. Механический привод и вращающиеся детали для этого не нужны, что и определяет простоту и надёжность аппарата.
Эжектор отсасывает среду и создаёт разрежение: давление смешанного потока ниже давления рабочего. Инжектор нагнетает, и за счёт конденсации рабочего пара давление нагнетания может превышать давление рабочего потока — на этом основан паровой инжектор питания котлов.
Это отношение расхода инжектируемого (подсасываемого) потока к расходу рабочего. Чем он больше, тем меньший напор аппарат способен создать при тех же параметрах рабочей струи.
При прямом смешении потоков с разными скоростями часть энергии необратимо теряется на турбулентное перемешивание. Поэтому КПД струйных насосов обычно лежит в пределах 0,15–0,25, а к соплу нужно подавать большой расход рабочей среды под высоким давлением.
Рабочей и инжектируемой средой могут быть жидкость, газ или пар, а также гидросмеси. По фазовому состоянию рабочей среды аппараты делят на жидкоструйные, газоструйные и пароструйные.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.