В условиях широкого распространения эжекторов в газовой, нефтяной, водоканальной, авиационной, машиностроительной и сельскохозяйственной промышленности, а также в пожарной технике большое значение имеет разработка методики расчета, позволяющей быстро и просто получать значения параметров потока в выходном сечении применяемого эжектора заданной геометрии при заданных параметрах активного и пассивного потоков; определять области реальных и критических режимов работы эжектора, а также решать обратную задачу подбора геометрических характеристик эжектора под требуемые параметры потоков и создаваемой конструкции.
Эжектором называется классический струйный аппарат, в котором давление одного (пассивного) потока увеличивается за счет его смешения с другим (активным) потоком, имеющим более высокое давление.[1]
Такая конструкция эжектора предназначена для создания технического вакуума, откачивания и перекачивания газообразных сред, парогазовых и водогазовых смесей, сыпучих материалов и тд.
Принцип работы эжектора заключается на законе Бернулли: там, где скорость течения жидкости больше, там давление меньше и, наоборот, где скорость течения жидкости меньше там давление больше.
Эжектор, работающий по этому закону, в узком сечении понижает давление одной среды, вызывая тем самым подсос другой среды, которая после этого переносится и выбрасывается из места всасывания благодаря энергии первой среды.
В конструкцию классического эжектора входят сопло, всасывающая камера, диффузор. [2]
В настоящее время разработаны разнообразные их конструкции. При анализе существующих эжекторных конструкций в разных областях их применения были выделены следующие основные виды.
Широкое применение получили струйные эжекторы (схема 1). [3] Которые разрабатываются для перекачивания сред в разных агрегатных состояниях. Струйные эжекторы могут быть: жидкостные, газовые и совмещённые. Совмещённые в свою очередь могут работать, как: жидкость – газ, газ – жидкость, газ – газ, жидкость — жидкость.
Струйные эжекторы изготавливаются разных типов, конструкций, в зависимости от перекачиваемой среды, заданных параметров, назначения и применения и служат для перекачивания растворов солей, кислот, щелочей, загрязненных жидкостей с растворенными агрессивными примесями, с взвешенными абразивными частицами. Так же служат для смешивания разных жидкостей, с разной плотностью и агрегатными состояниями. Применяется как гидротранспорт сыпучих, абразивных материалов по трубопроводам.
Преимуществами струйных эжекторов служат: отсутствие движущихся деталей, малые габаритные размеры и масса, простота обслуживания.
К недостаткам можно отнести, что для установки в каждую конкретную технологическую схему требуется индивидуальная подгонка параметров.
Струйные эжекторы широко используют при изготовлении струйных насосов (жидкостно-ртутных, водоструйных, паромасляных, парортутных).
Существуют паровой и пароструйный эжекторы.
Паровой эжектор – это струйный насос (аппарат), предназначенный для отсоса газов из замкнутого пространства и поддержания разрежения. Паровой эжектор применяют в различных видах технических устройств (схема 2). [4]
Пароструйный эжектор — аппарат, использующий энергию струи пара для отсасывания жидкости, параили газа из замкнутого пространства. Пар, выходящий из сопла с большой скоростью, увлекает через кольцевое
сечение вокруг сопла перемещаемое вещество (схема 3). [4]
Области применения паровых и пароструйных эжекторов огромна: создание вакуума и удаление неконденсирующихся газов из конденсаторов паровых турбин; удаление протечек пара и присосов воздуха из лабиринтовых уплотнений паровых турбин; создание вакуума в деаэраторах промышленных энергетических установок; создание вакуума в ректификационных колоннах, реакторах, откачка загрязненных, замазученных сред, жидкостей с растворенными агрессивными примесями; создание вакуума в системах вакуумной фильтрации, дистилляции, стерилизации, централизованных системах вакуумирования и тд.
Большое распространение получили газоструйные эжекторы (схема 4). [1] Область применения газоструйных эжекторов также очень большая: откачивание горячих, запыленных, взрывоопасных, радиоактивных, биологически опасных газов и воздуха с летучими эфирными, спиртовыми, фенольными и т.п., вентилирование замкнутых помещений, глухих забоев, колодцев, коллекторов; организация экстренной воздухоподачи, подача высокотемпературных дымовых газов в сушильные установки; загрузка, выгрузка и пневмотранспорт угольной пыли, золы, цемента, гипса, древесной стружки, зерна, муки, сахарной пудры, сухого молока, концентратов, сорбентов, иных сыпучих сред и тд.
Водоструйные насосы – это струйные насосы, в котором одна жидкая среда перемещается внешним потоком другой жидкой среды (схема 5).[1] Областью применения водоструйных (гидроструйных) эжекторов является: создание и поддержание вакуума в вакуумных деаэраторах, конденсаторах паровых турбин, конденсация выхлопа пароструйных эжекторов, турбин, иного энергетического оборудования, отсос воздуха и газа из металлургических литейных форм и тд.
Известно также, что образовавшиеся при работе двигателя отработанные газы (ОГ) содержат не только углекислый газ (СО2) и воду (Н2О), но и побочные токсичные продукты сгорания (окислы азота, содержащегося в воздухе; сернистые соединения, присутствующие в топливе и маслах нефтяного происхождения; химические элементы, например, свинец и барий, входящие в состав топлива и масла), для нейтрализации этих соединений применяются эжекторы в картере автомобиля (схема 6).[6]
Также существуют вакуумные одноступенчатые и многоступенчатые эжекторы, базовые и линейные эжекторы, компактные эжекторы.[5] Это вакуумные генераторы без управляющих клапанов и системы мониторинга с высоким максимальным уровнем мониторинга (85% вакуума) и с несколькими камерами. Они используются в основном для перемещения воздухонепроницаемых и пористых изделий, таких как картон, ДСП, МДФ и тд. Используются в автоматизированных системах (автопромыш -ленности и тд.)
Преимуществами выше перечисленных эжекторов являются: отсутствие движущихся деталей, простота обслуживания, высокая надежность и простота конструкциинизкая эксплуатационная стоимость низкий уровень шума и вибрации, незначительный эрозионный и коррозионный износ,отсутствие срывов работы при изменении плотности откачиваемой (перекачиваемой) среды меньший расход активной среды по сравнению с традиционными аналогами.
К недостаткам можно отнести, что для установки в каждую конкретную технологическую схему требуется индивидуальная подгонка параметров, малые габаритные размеры и масса, большие габаритные размеры и масса. Но основным на сегодняшний день недостатком является их высокая стоимость.