Ejectorul gazodinamic, constructia si calculul

Ejectorul gazodinamic, constructia si calculul

Piesele principale ale unui ejector sunt: ajutajul de lucrul si camera de amestec, unde gazul de lucru antreneaza fluidul ejectat, ridicand presiunea totala si asigurand depresiune la intrarea in camera (fig.8.1).

Fig. 8.1. Schema ejectorului pentru instalatia de condensare a turbinei cu abur.

1 - abur viu (gaz de antrenare); 2 - abur la iesirea din turbina (gaz antrenat);

3 - abur amestecat.

Ejectorul functioneaza in felul urmator: jetul de gaz supersonic, avand presiunea statica in sectiunea de iesire a ajutajului P₁, mai mare decat presiunea gazului ejectat P₂, creeaza, datorita destinderii adiabatice in camera de amestec, o zona locala de depresiune in jurul ajutajului de lucru.

In consecinta sectiunea transversala a jetului creste, creste si viteza medie a gazului in jet. In sectiunea , unde latimea jetului atinge valoarea ei maxima, presiunea statica pe axa jetului se face mai mica decat in fluxul exterior, ceea ce duce la ingustarea jetului. Apare structura periodica a curgerii, creand variatii considerabile ale presiunii si vitezei in directiile axiale si transversale. Datorita fenomenului Coanda dintre jet si peretii camerei de amestec apar zonele periodice de depresiune, care pompeaza gazul antrenat.

NOTA. Daca latimea maxima a jetului va fi mai mare sau egala cu sectiunea interioara a camerei de amestec, atunci apare blocajul ejectorului, la care procesul de ejectie a gazului antrenat nu va avea loc. De aceea diametrul interior al camerei trebuie sa fie putin mai mare decat latimea maxima a primului nucleu din jet.

Parametrul principal al ejectorului este coeficientul de ejectie:

(8.1)

unde: Q₂ - debitul volumetric al gazului antrenat (ejectat);

Q₁ - debitul gazului de antrenare (de inalta presiune).

Folosind functiile gazodinamice de debit si parametrul de neizobaritate a jetului de antrenare:

     sau

unde - functia gazodinamica de presiune;

M₁ - numarul Mach a gazului de antrenare in sectiunea de iesire a ajutajului;

P₀₁ - presiunea totala a gazului de antrenare;

P₀₂ - presiunea totala a gazului ejectat;

vom avea expresia coeficientului de ejectie scrisa prin parametrii adimensionali:

    (8.2)

unde: in care P₁ - presiunea statica la iesire din ajutaj.

Exprimand din ecuatia (8.2) parametrul rezulta:

          (8.3)

unde: F₃ - sectiunea transversala a camerei de amestec, F₃ = F₁+F₂;

F₁ sectiunea de iesire a ajutajului;

F₂ - sectiunea inelara prin care trece fluidul ejectat.

Functia q(M₃) poate fi determinata din ecuatia continuitatii:

Q₃ = Q₂ +Q₁ sau

Exprimand debitul trecut printr-o sectiune F_i, la care i =1,2,3 (fig.8.1):

                  (8.4)

unde K = f (R, k) constanta de calcul, care include constanta universala a gazului R si exponentul adiabatic k; si   considerand ca temperaturile in sectiunile respective T₀₁ T₀₂ T₀₃ vom obtine

sau

sau  

                          (8.5)

Formulele deduse ne permit dimensionarea camerei de amestec si determinarea parametrilor la iesire.

Metoda de calcul al ejectorului

Date initiale: Q₁ Q₂, P₀₁, P₀₂, T₀₁, T₀₂, M₁

Calculul ejectorului sa incepe cu determinarea coeficientului de ejectie , evoluat dupa raportul  debitelor fluidelor de antrenare si cel antrenat, cunoscute din datele initiale.

Se determina: , Q₃, P₀₃, F_*, F₁, F₃ consecutiv, in felul urmator:

1) coeficientului de ejectie:

debitul de gaz la iesirea din camera de amestec: Q₃ = Q₂ +Q₁

aria sectiunii critice a ajutajului: ;

aria sectiunii de iesire a ajutajului: ;

din ecuatia (8.2) aflam ,      ;

valorile q(M₁) , p (M₁) sunt determinate din tabele gazodinamice [8.4];

din ecuatia (8.4), substituind q(M₂), Q₂, P₀₂, P₀₂, aflam aria sectiunii inelare prin care trece fluidul ejectat:    

aria sectiunii transversale a camerei de amestec: F₃ = F₁+F₂.

NOTA. In cazul inlocuirii ajutajului Laval cu ajutajul convergent aria sectiunii de iesire F₁ coincide cu aria sectiunii critice F_* , sau F₁ =F_* .