水喷射器

蒸汽喷射器是以蒸汽为动力实现工程需要的器件,它不用电力,没有移动与转动机件,系统简单,工作可靠,故使用广泛。

一工作原理: 蒸汽喷射器把高压蒸汽的势能通过喷咀形成高速动能,带动吸引低压蒸汽在喷射器混合段充分混和,降速,升压,供生产之需。

二结构介绍: 喷射器结构主要有两大部分:

1.喷咀: 高压蒸汽通过喷咀形成高速射流, 喷咀的形状,尺寸根据蒸汽性质(过热汽还是饱和汽)及蒸汽在喷咀中的压降来计算,当喷咀的压降过热汽为初压的45.5%以上。饱和汽为初压的4

2.3%以上。喷咀做成拉伐尔喷咀,否则喷咀为锥形,材料採用1Cr18Ni9Ti

2. 喷射器混合段: 高,低压两股汽在此管内先进入,次混和均匀,后降速增压。所以混合段有前,中,后三段,作用不同。

1、水喷射器的抽气性能与效率

水喷射器的性能表现在它的抽气量和工作效率。抽气量即每小时(或每分钟)排除气体的重量或体积(以干空气计)。例如，国内糖厂较多应用的TDP系列喷射冷凝器，由广东江门机械厂制造的几种产品的主要性能参数如

下表。

型号真空度 80kPa (600mmHg) 真空度 86.5kPa (650mmHg) 公称能力(冷凝汁汽

量) t/h

用水量 (t/h)抽气量 (kg/min)用水量 (t/h)抽气量 (kg/min)

TDP 284.50.89585.90.534 2.0

TDP 3.5140 1.48141.50.88 3.5

TDP 6239.5 2.77242.5 1.65 6.0

TDP 9354 4.13359 2.479.0

TDP 12455 5.3 461 3.1812.0

注：测定时尾管长度10m，水室压力0.1MPa，气温25℃。

国内糖厂所用的水喷射器常置于高位，尾管长约10m。水喷射器也可以用较短的尾管，设置在较低的位置上(国外常是如此)。上述喷射器是用多个水喷咀，也有用单个喷咀的。不过，它们的性能和效率相差很较。

喷射器的性能高低首先表现在抽气量对用水量的比例，这有按体积计算和按重量计算的两种表达方式：

1、按体积计算的比例，即(抽气体积/水的体积)，在本文中称之为“抽气体积比”，以符号ｑ代表。抽气体积是指在喷射器实际真空下的气体体积。水喷射器的q值一般为1～5，但性能较差者q<１。

2、按重量计算的比例，即(抽气重量/水的重量)，在本文中称之为“抽吸系数”，以符号u代表。它的数值很低，通常为(0.1～1)×10－3，即每吨水抽气0.1～1kg。

水喷射器的这两个系数都很重要，它们之间有如下关系：

ｑ = ｕ×ｖ×1000

水喷射器每小时的排气重量或体积，即等于每小时用水重量或体积乘以ｕ或ｑ。水喷射器的ｕ和ｑ值都随水压、真空度以及设备型式与尺寸而变。

对水喷射器的深入研究，还需要计算它的工作效率。作为一个利用水的能量工作的设备，水喷射器的效率应当是它所作的功对它耗用的水的能量的百分比。水喷射器要将真空下的气体排出，必需将气体压缩，使它的静压力升高至外部的大气压力，即要对气体作压缩功。水喷射器中气体的压缩是在一定的温度(即排水温度)下进行，按热力学原理，此时将气体由压力P1压缩至压力P２所作的功为(功的国际单位为kJ(千焦)，1kJ=102kgm)：

W = 0.0098 × RTln(P２/P1) (kJ/kg)

式中ln为自然对数的符号(即2.3×log)。例如，水喷射器内真空度为86.5kPa(650mmHg)，喷射器外为标准大气压即101.3kPa，温度为25℃即298ºK，对气体的压缩功为：

W = 0.0098×29.27×298×2.3× log(101.3/(101.3－86.5)) = 165.3 (kJ/kg)

以Ga代表每小时排除的空气量(kg)，则每小时对气体作压缩功为GaW(kJ/h)。

以Pw代表进水的表压力(在水喷射器出口的同一水平处测量，kPa)，水的密度按1000kg/m3计算，则水所具有的位能为Pw/1000(kJ/kg)，以Gw代表每小时用水量(kg)，则利用水的位能为(Gw×Pw/1000)(kJ/h)。故水喷射器的效率为：

η = GaWa/(GwPw/1000)×100%

= ｕ×(Wa/Pw)×105 %

例如，上表列出的TDP6喷射冷凝器在上述真空和温度下，当水室表压为0.1MPa、相当于Pw为270kPa(压力表高于尾管出水口17m)时，用水量为242.5t/h，抽气量为1.65kg/min ，则

ｕ= 1.65×60 / 242500 = 0.408 ×10－3

η = 0.408×10－3 ×(165.3/270)×105 = 25%

2、水喷射器的工作特性与特性曲线

水喷射器的性能与效率是变动较大的，它既和设备的结构型式、尺寸和制造质量有关，也和工作条件有很大关系。需要深入研究和掌握有关的规律，才能实现高效率的运行。

我们对20多个各类水喷射器的实际运行数据进行复算，它们的η值变动范围很大，较高者为20%～40%，但也有不少低至10%甚至以下。通常，具有较长尾管的高位多喷咀喷射器的效率较高，而短尾管(置于低位)的单喷咀喷射器的效率低很多。

例如，一个喷射器装有９个喷咀，出口Φ18mm，喉部Φ100mm，尾管Φ122mm，长9m。在Pw为267～290kPa(水室压力0.15～0.17MPa)及室温下运行、抽吸空气时，在不同真空度下测出的各种参数如下表。

真空度kPa Pw (kPa)水量 (t/h)抽气量

(kg/h)

抽气量

(m3/h)

u (kg/t)qη %

14290147648692 4.41 4.7119.0 26287150518660 3.45 4.4031.8 34285153442629 2.89 4.1136.2 40282154370603 2.40 3.9237.8 47280156328594 2.10 3.8141.8 54277157262572 1.67 3.6440.2 62277160220563 1.37 3.5241.5 65273160193548 1.20 3.4240.4 742701621405420.86 3.3537.7 792691631095390.67 3.3132.9 83267164805160.49 3.1528.0 86267165624920.38 2.98 21.9 88267166394050.235 2.4416.0 9226716781500.0480.90 3.8 9326716761440.0360.86 3.1

可见，在水压基本稳定时，它的抽气重量随真空度升高而迅速减少，按重量计算的抽吸系数ｕ也是这样。但抽气的体积在一般的真空度(<90kPa)下，随真空升高而降低的幅度较小，抽气体积比ｑ在低真空下约为４，真空较高时在2～3之间。但在很高真空 (>90kPa)下，u和ｑ都降至很低。