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喷射器的结构改进和流场分析

58喷射器的结构改进和流场分析

喷射器的结构改进和流场分析

毛凯田* 经树栋

(华东理工大学化机研究所)

   摘 要 介绍喷射器的工作原理及国内外的研究现状。对喷射器的收缩喷嘴、喉

管以及扩压器等主要构件对其工作效率的影响进行了叙述。应用工程分析软件ANSYS(FLOTRAN)对喷射器内部的流场进行模拟并对数值计算结果进行分析。

   关键词 喷射器 流场分析 数值模拟 泵1 喷射器工作原理

  喷射器,亦称喷射泵,自20世纪50~60年代应用到工业领域以来,以其结构简单、加工容易、成本较低、工作可靠、安装维护方便、密封性好、应用广泛等优点在石油化工、医药、冶金、油脂等行业中得到了广泛的应用。

  喷射器是利用射流紊动扩散作用来传递能量和质量的流体机械和混合反应设备。它由喷嘴、喉管入口、扩压器及吸入室等部件组成,见图1。其工作原理是:有压流体(液体或气体)通过喷嘴射出,在喷嘴口处由于射流边界层的紊动扩散作用,与周围被吸流体发生动量交换,这两股流体在喉管入口段及喉管内混合,进行能量和质量传递,于是工作流体的速度减小,被吸流体的速度增大,两者的速度在喉管出口处渐趋一致。流体的压力从喷管出口截面到喉管入口截面是降低的,以后逐渐增高,通过扩散管将混合流体的动能转换成压力能,压力进一步升高,流体沿排出口被输送到用户中去。2 国内外研究现状

  喷射器是依靠射流使流体质点间产生相互

喷射器的结构改进和流场分析

撞击来传递能量的。在混合过程中产生大量旋

*,图1 喷射器结构

涡,在喉管内壁产生摩擦损失以及在扩散管中产生扩散损失,所有这些都会引起大量的水力损失,从而使大部分能量在传递过程中损失掉,导致生产成本提高,效率降低。随着节能降耗、保护环境日益得到人们的重视,对改善喷射器结构和提高其性能的研究,越来越受到国内外研究者的重视。

  目前,对喷射器的理论研究尤其是对喷射过程的深入研究,还很缺乏。由大连理工大学沈胜强等编写的《喷射式热泵的设计计算和性能分析》介绍了喷射器设计的一维分析理论及方法。这一理论对喷射器的设计起了重要作用,但它对喷射器内的流动过程未能作出描述,不能分析影响喷射流动的因素,其分析结果有很大的局限性。

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