水力喷射器的流动特性计算及其设计
流体在喷孔中的流动特性分析
流体在喷孔中的流动特性分析摘要:本文旨在分析流体流动在喷孔中的特性,以便了解流体的摩擦力、抵抗力及必要的热力学降温过程,并对减小喷孔压力降低的可能性作出评估。
为此,我们收集了有关于喷孔流动的大量数据,包括喷孔尺寸、流体温度、压力以及流速等,并采用模拟和理论方法,以识别出不同喷孔结构之间的差异。
研究发现,当喷孔尺寸增大时,摩擦力会降低,而伴随喷孔流动压力降低的可能性也会增加。
我们还发现,尽管喷孔面积增大可以降低抵抗力,但在它们的存在下,就热力学降温的准备时间而言,抵抗力还是非常重要的因素。
关键词:喷孔流动,流体摩擦力,抵抗力,热力学降温,喷孔尺寸正文:1. 引言本文将对流体在喷孔中的流动特性进行分析,以确定喷孔流动的相关变量,以及如何减小喷孔压力降低的可能性。
为了实现这一目标,我们将收集关于喷孔流动的大量数据,并利用模拟和理论分析,以确定摩擦力、抵抗力以及流体的热力学降温过程的影响。
2. 方法为了收集喷孔流动的关键变量,我们需要对涉及喷孔流动的流体温度、压力和流速等变量进行测量。
然后,使用模拟方法,包括复杂流体动力学(CFD)和数值分析,以确定摩擦力、抵抗力以及热力学降温过程等变量之间的相互关系。
另外,为了减小喷孔压力降低的可能性,我们可以对喷孔尺寸和形状进行控制,以最大程度地减小摩擦力和抵抗力的影响。
3. 结果通过分析测量数据及模拟和理论分析的结果,我们发现,当喷孔尺寸增大时,摩擦力会降低。
而伴随喷孔流动压力降低的可能性也会增加。
同时,我们也发现,尽管喷孔面积增大可以降低抵抗力,但在它们的存在下,就热力学降温的准备时间而言,抵抗力还是非常重要的因素。
4. 结论我们的研究表明,在控制流体流动的压力时,喷孔尺寸和形状是至关重要的变量。
通过增加喷孔尺寸,可以减少摩擦力的影响,以用尽可能低的压力来维持喷孔流动。
同时,由于抵抗力对热力学降温过程至关重要,因此,增大喷孔尺寸并不一定意味着增加喷孔流动的效率,而是要取决于喷孔尺寸和抵抗力之间的平衡。
水力喷射酸化喷嘴流场模拟计算及参数优化
技术进行 辅助压裂 和酸化作业 。哈里伯顿公 司及 国
成 了一套理论 上 比较科学 、 工艺上 比较成 熟 、 工具 设 备 比较 完善 的主导 性增 产技术 。但 是长 期 以来 , 由 于储 层 的非 均质性 、 层和井 筒 污染状 况 的不确定 地
外其它一 些技术服 务公司在施工 过程 中将连续 油管
嘴 外部流场 的因素, 为现场施工提供依据 。
关键词 : 水力喷射 ; 喷嘴; 数值模拟 ; 参数优化 中图分类号 :E 1 T 39 文献标识码 : A
Smuaincluaina dp r mee pi zt no e o edo y rl tn i lt c lt n a a tro t ai fh wf l f d oij t g o a o mi o t f i l h ce i
to p aef w jtn i a rt t ggsad l udpoe e e e et T ru h s lt n ti p protie h w - h s o e igwt gspo ci a n i i rvd b t r f cs ho g i ai ,hs ae ba d te l t h e n q t f . mu o n
a ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ fc to z l c di a i n no z e i
Du Bi xn ng i
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o ti e f w f l s o nd r ci n l o n z l i h t f w - h s o n z l t a r tc i g g s a d l u d t e r t al u sd o e d fu i ie to a w o ze w t ta o p a e f w o ze wi g sp oe t a n i i , h o ei l l i l f h ot l h n q c y
水喷射器设计计算实例
水喷射器设计计算实例例:佳木斯市XXX 小学,供热面积为1867平方米,热指标为60W ,供热负荷为112560W 。
一次水供水温度为95 0C ,回水温度为60 0C 。
用户二次水供水温度为71.6 0C ,回水为55 0C ,用户系统压力损失为△P 为2000Kg/m 2试设计一台用户入口水喷射器。
1、 根据已知条件计算混水系数:0gg hμT -T =T -Tμ:混水系数T 0:一次水供水温度 Tg 用户二次水供水温度 T h 用户二次水回水温度μ= 9571.671.655-=-μ=1.42、计算水喷射器最佳截面比:F 2/ F 24b b ac-±-F 2: 混合室截面积M 2F 0: 喷口截面积M 2a= 0.975b=-[0.975+1.19×(1+U )2-0.78 U 2]=[0.975+1.19×(1+1.4)2-0.78×1.42] =-6.3C=1.19(1+U )2=1.19(1+1.4)2=6.85F 3/ F 0= 26.3(6.3)40.975 6.86±-⨯⨯ 5.073、计算喷管出口工作流体应有的压降△P g : 用户系统内部压力损失 Kg/m 20200.88gF F ∆P =⨯∆P △P 0:工作水流经喷管的压力损失 Kg/m 25.070.882000∆P =⨯020005.070.88∆P =⨯△P 0=11522 Kg/m 2△P 0=1.15 Kg / C m 24、计算工作水流量 0 3.64.186QG =⨯∆TG 0:工作水流量 Kg /hQ :供热负荷 W Q=1867×60=101220W△T :工作水温差 0C △T=95-60=35 0CG 0 =3.610122024874.18635⨯=⨯K g /h=0.69 Kg /s5、计算喷管出口截面积F 012GV g ϕ⨯∆P 1ϕ:工作水流速度系数 1ϕ=0.95V 0:工作水流比容 Kg/m 3g :重力加加速度m /s 2F 0=29.80.690.0010.9511522⨯⨯= 4.8×10-5m26、计算喷管出出口直径D 0=1.13 0F 54.810-⨯7、计算混合室截面积25.07F F = 255.074.810F -=⨯ F 2=4.8×10-5×5.07=2.4×10-5 m 28、计算混合室截直径D 23F 42.410-⨯9、计算混合室截长度L 2=(6—10) D 3=8 D 3=8×17.6=140 mm10、 计算喷管出口与混合室入口轴向距离L K =(1—1.5)D 2=1.2 D 2=1.2×17.6=21 mmL K :计算喷管出口与混合室入口轴向距离 mm11、 计算扩散管出出口截面积()03331u G V F W +=F 3: 扩散管出出口截面积 m 3V 3: 混合水比容 Kg/m 3w 3:混合水流流速 m /s w 3取1 m /s()31 1.40.690.0011F +⨯⨯==1.6×10-3m 312、计算扩散管出口直径D 3=1.13 3F 31.610-⨯5×10-2=45.2 mm12、 计算扩散管长度3232g D D L t θ-=⨯θ: 扩散角 θ取40345.217.620.6993L -=⨯ =197.3 mm13、 计算水喷射泵特性方程002g F F ∆P =∆P ×()02202021.750.71.071F F F F μμ-⎡⎤+-+⎢⎥⎣⎦2F F =5.0702F F =10.1975.07= 020F F -= 20020.1970.24510.1971F F F F ==--g∆P ∆P =0.197()221.750.70.245 1.070.1971μμ⎡⎤+⨯-⨯+⎣⎦g ∆P ∆P =0.345+0.0338()220.04151μμ-+当 1.4μ=时:g ∆P ∆P =0.345+0.0338×1.4()220.04151 1.4-+g ∆P ∆P =0.17214、 水喷射泵特性曲线g∆P ∆P = ()f μμ0.5 1 1.42 2.5 P G /△P 00.2610.213 0.1730.1080.051水喷射器特性曲线0.10.20.30.40.50.511.52 2.5u10.34515、 混水系数与用户供水温度关系Tg=01hT T μμ+=+μ0.5 1 1.4 2 2.5 Tg81.6 75 71.668.366.4水喷射器混水系数与用户供水温度曲线01020304050607080901000.511.422.5混水系数用户供水温度折线图 2详情请百度芬尼克兹。
水喷射器计算书(包括图纸)
[2g(H2-H3)+C32]1/2
Q3/3600V3 (4A3/π) 设定 arctan (D1-D2)/2L1 设定 设定 arctan (D3-d3)/2L3 Q2/Q1 H3/H1
1/2
3°16′ 有较大潜力
16
16
G1/4"与法兰螺孔
周向错位45°
?140
1
2
3
150
注: 1.棱边倒角1×45°。 2.壳体两端各放0.1mm加工余量,与法兰焊接后与法兰端面一起车平。 3.在法兰焊接后,注意与G1/4"螺栓孔周向错开45°。 4.所有焊接部分要求符合《QJ1289结构钢、不锈钢电阻点、焊缝技术要求》。
字
日 期
喷嘴
材料:316L
标
记
重
量 kg
比
例
0.313
共 页 第
1:1
页
面积: 0.0Rc1/2" 10
3.2
?50±0.062
?12
2 11
11 40 20 10 140
注: 1.棱边倒角1×45°。 2.壳体两端各放0.1mm加工余量,待与法兰焊接后与法兰端面一起车平。
3 2 1
序 号
?140
?55
喷射器壳体 喷嘴 法兰DN50
1 1 1
316L 316L 304
0.149 0.149 1.717 1.717 0.149 0.149
单件 总计
质量(kg)
代
号 名
称
数量
材 料
附 注
施工图
标记 数量 修改单号 签 字 设 计 审 定 制 图 校 对 审 核 标 检 描 图 描 校 日 期
喷射泵计算公式
喷射泵计算公式
喷射泵(也称为喷射器或蒸汽喷射泵)的设计和计算通常涉及多个参数和公式,以下是一些基本的计算公式和设计考虑因素:
1.工作原理:
喷射泵利用高压流体(如蒸汽)在喷嘴处加速并减压,产生真空以吸入低压流体或气体。
吸入流体与工作流体混合后,在扩散器中速度降低、压力升高,并最终排出。
2.主要设计参数及计算关系:
喉部面积比(Ae/Ad):喷嘴喉部面积与扩散器喉部面积之比,影响混合效率和抽吸能力。
膨胀比(ER):工作流体在喷嘴出口处的速度动能与其在入口处的压力能之比,即ER=v²/(2·γ·ΔP),其中v是喷嘴出口速度,γ是工作流体的比热比,ΔP是工作蒸汽前后压差。
压缩比(CR):喷射泵进口处的绝对压力与混合室出口处的绝对压力之比。
混合室长度和直径:影响混合效率和性能稳定性的关键几何尺寸。
工作蒸汽消耗量:根据所需的抽气能力和膨胀比计算得到。
3.计算实例:
工作蒸汽流量Qs的计算可能基于能量守恒定律,通过已知的入口和出口条件以及理想气体方程来估算。
抽吸能力(如抽气速率Qa或抽吸压力)可以根据经验公式或者更为详细的两相流动模型进行计算。
实际工程应用中,喷射泵的设计需要综合运用上述原理并通过实验数据校核。
由于设计过程相当复杂且受到许多变量的影响,通常会使用专门的软件或详细的设计手册来进行精确计算。
一种水喷射泵的简易计算方法
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟一种水喷射泵的简易计算方法本文详细地介绍了水喷射泵性能试验装置的系统根据试验数据的综合,得出能实际计算水喷射泵性能的一些相关的公式。
为了计算喷射泵的性能,应首先给出已知条件:即工作介质水的压力Pp及其温度tp 吸入压力PH,被抽吸的介质空气的质量流量GH,喷射泵出口断面相对排水井内水平面的标高h 及喷射泵的几何参数f3/f1 (式中f1 和f3 为喷咀出口断面积与混合室圆柱段入口断面积)。
喷咀出口直径d1,混合室圆柱段入口直径d3,因此f3/f1= d32/d12 。
水喷射泵的工作原理如水喷射泵的结构示意从几个计算方案可找到最佳的方案。
其计算方法是在试验数据的基础上得出的。
其试验装置的系统关于水喷射泵的计算方法,早在1914 年,由C. Pfleiderer 学者提出来的。
用能量守恒定律给出水空气混合物的一维流动模型。
其能量损失用能量损失系数来表达。
实际上确定它很困难,可靠性较差。
故人们多从实际着手研究。
前苏联学者Л.Д.БЕРМАН教授在上世纪60 年代作过很多实验研究。
并综合试验结果,给出可用的计算方法。
我们在1993 年为抚顺矿务局暧气厂研制35 t/h 热水锅炉真空除氧设备时也曾研制过水喷射泵系统。
当然在确定方案时还可以利用双喷射器,一个工作,一个备用。
也有用四个喷咀或四个扩散器的。
对于水喷射泵我国于2003 年制订了《水喷射真空泵》行业标准。
该标准规定了水喷射真空泵的型式与基本参数、技术要求及试验方法、检验规则、标志、包装和运输。
该标准适用于压力为0.20 MPa~0.60 MPa,抽气量32 m3/h~2000 m3/h 的水喷射真空泵,即工作介质为水、被抽介质为空气或以不凝结性气体为主,凝。
液体喷射的流动力学分析
液体喷射的流动力学分析液体喷射是指将液体通过喷嘴或喷枪等设备以一定速度喷射出来的过程。
这种现象在日常生活中随处可见,例如洗车喷水枪、水泵喷射、水柱射击等。
液体喷射的流动力学是对液体喷射行为进行研究,以了解其流动特性及力学原理,对于工程实践以及相关领域的研究具有重要意义。
一、背景介绍液体喷射的流动力学分析主要集中在以下几个方面:液体喷射的速度、喷头形状和尺寸对喷射性能的影响、液体在喷射过程中的流动特性以及喷射后液体的分布和扩散等。
液体喷射的流动力学分析形成了一整套可行的理论模型和计算方法,可以帮助人们更好地理解和掌握液体喷射现象。
二、液体喷射速度对喷射性能的影响液体喷射的速度是影响喷射性能的重要因素之一。
速度过高会造成喷射不稳定、液滴断裂、溅射等问题,速度过低则影响液体喷射的距离和效果。
因此,在实际应用中需要合理选择液体喷射的速度,以达到最佳的喷射效果。
三、喷头形状和尺寸对喷射性能的影响喷头的形状和尺寸对液体喷射的性能同样具有重要影响。
喷头的不同结构和孔径大小会导致液体的流速和流量的变化,从而影响喷射的范围和速度。
因此,在设计喷头时需要考虑流体力学原理,选择合理的形状和尺寸,以实现所需的喷射效果。
四、液体在喷射过程中的流动特性液体在喷射过程中的流动特性是液体喷射的关键问题之一。
研究表明,液体的流动是复杂的非定常流动过程,受到多种因素的共同影响。
对于不同粘度和密度的液体,其流动特性也存在差异。
因此,在进行液体喷射流动力学分析时,需要考虑流体的流变性质以及流动的稳定性等因素。
五、喷射后液体的分布和扩散喷射后液体的分布和扩散是液体喷射过程中的另一个重要问题。
由于液体喷射后会受到惯性、重力和表面张力等力的作用,液体在空气中会出现分散、迁移和聚集等现象。
研究分析液体喷射后的分布和扩散行为,有助于优化喷射设备和流体参数的选择,提高喷射效果。
六、总结液体喷射的流动力学分析是一个复杂而有挑战性的领域,涉及流体力学、物理学和工程学等多个学科的知识。
喷管设计计算流程
2 m
A2 2 v2 m V2
拉法尔管 渐缩或拉法尔管 ? 渐缩管 喷管几何尺寸确定
2 Amin m vc (喉部最小截面) Vc
结
束
A2
37、喷管设计计算流程:
开
始
给定初始参数 p0 , T0 和背压 pb
或出口截面 A2 给定流量 m
2 k 1 计算流体的 c ( ) k 1
k
>
流动特性:1、出口为亚音速 状态;2、 p 2 pb p c 3、出口流速小于当地音速 4、流量小于最大流量
pb c ? p0
<
流动特性:1、出口为超临界状态; 2、 p 2 pb p c 、 pc p0 c 3、出口流速大于当地音速 4、由喉部临界状态决定最大流量
=
流动特性:1、出口为临界状态; 2、 p 2 pb p c 、 pc p0 c 3、出口流速等于当地音速 4、流量为最大流量
喷管选择:渐缩喷管
1 pb kk ) (
V2 2(h0 h2 ) 2c p (T0 T2 )
p0 k ) pb
1
vc v0 (
p0 1 )k pc
V2 2c p (T0 T2 )
Vc
2kRT0 k 1
2? A2 或 m
A2
2 m A2V2 v2
喷管选择:渐缩喷管 出
喷管选择:拉伐尔喷管 口 : 喉 部:
T2 T0 (
pb ) p0
k 1 k
T2 Tc
2 T0 k 1
p0 ) pc
1 k
v2 v0 (
p0 ) pb
1 k
T2 T0 (
井下水力喷射泵喷嘴头的设计与计算
毕业论文(设计)题目名称:井下水力喷射泵喷嘴头的设计与计算题目类型:毕业论文学生姓名:宁伟院 (系):机械工程学院专业班级:机械11101班指导教师:易先中辅导教师:易先中时间: 2015.3.10 至 2015.6.10目录目录 (Ⅰ)长江大学毕业设计(论文)任务书 (Ⅱ)毕业设计开题报告 (Ⅲ)指导教师评审意见 (Ⅳ)评阅教师评语 (Ⅴ)答辩记录及成绩评定 (Ⅵ)井下水力喷射泵喷嘴头的设计与计算....................................... V II 1正文.. (IX)1.1前言 (IX)1.2射流泵研究与应用概述 (IX)1.2.1 射流泵理论发展状况 (X)1.2.2 射流泵水动力学特性 (XII)1.2.3射流泵的最优参数 (XV)1.2.4 湍流模式理论...................................................................................................... X VI1.2.5 射流泵研究存在的问题 (XVIII)1.3论文研究的主要内容 (XIX)2 射流泵基本特性研究 (XIX)2.1射流泵的工作原理及基本特性参数 (XIX)2.1.1射流泵的结构及工作原理............................................................................... X IX2.1.2射流泵基本特征指数......................................................................................... X XI2.2射流泵的基本特性方程.......................................... X XIV2.2.1特性方程理论研究 (XXIV)2.2.2 射流泵的效率......................................................................... 错误!未定义书签。
喷管在深水中喷射流动的计算
►
Mixture Model
You must use the segregated solver. The mixture model is not available with either of the coupled solvers. Only one of the phases can be compressible. Streamwise periodic flow (either specified mass flow rate or specified pressure drop) cannot be modeled when the mixture model is used. Species mixing and reacting flow cannot be modeled when the mixture model is used. Solidification and melting cannot be modeled in conjunction with the mixture model. The LES turbulence model cannot be used with the mixture model. The second-order implicit time-stepping formulation cannot be used with secondtimethe mixture model. The mixture model cannot be used for inviscid flows. The shell conduction model for walls cannot be used with the mixture model.
► 几何
自动喷水灭火系统支管特性系数水力计算法
自动喷水灭火系统支管特性系数水力计算法摘要鉴于目前常用的自动喷水灭火系统特性系数水力计算法所存在的缺陷,在理论推导了配水支管起端水压与同支管末端喷头出流量关系的基础上,提出了支管特性系数水力计算法,并介绍了利用EXCEL软件简化计算的方法。
关键词自动喷水灭火系统;支管特性系数水力计算法;EXCELHydraulic Calculation Method on Range Pipe Characteristic Coefficient for Fire Protection SprinklerSystemAbstract:Due to a defect in the common hydraulic calculation method of fire protection sprinkler system on characteristic coefficient,hydrauliccalculation method on range pipe characteristic coefficient is put forward basedon theoretical deduction on relationship between pressure at starting point of arange pipe and nozzle flow at the end of the pipe,also by using software ofEXCEL ways are introduced to simplify calculation.Key words:Fire Protection Sprinkler System;Hydraulic Calculation Method on Range Pipe Characteristic Coefficient;EXCEL1 问题的提出便捷准确、便于设计人员应用的自动喷水灭火系统的水力计算方法,对于提高设计质量、保证系统在火灾时有效运行具有重要意义。
喷水推进器的水力特性与性能分析
喷水推进器的水力特性与性能分析喷水推进器是一种常见的推进系统,广泛应用于船舶、水下机器人等领域。
它利用喷水原理产生推力,从而推动物体前进。
在设计和使用喷水推进器时,水力特性和性能分析是至关重要的环节,可以帮助我们了解其工作原理、提高效率以及指导优化设计。
本文将对喷水推进器的水力特性和性能进行详细分析。
一、喷水推进器的水力特性1. 喷水速度:喷水推进器产生推力的根本原理是通过高速喷出的水流产生动量反作用力。
因此,喷水速度是影响推进力大小的重要因素。
一般情况下,喷水速度越高,产生的推力也越大。
2. 喷水流量:喷水推进器的喷水流量直接影响推进器的推力大小。
流量越大,推力也越大。
在设计和选择喷水推进器时,需要根据需求确定合适的喷水流量。
3. 喷水角度:喷水角度是指喷水推进器出水口水流与水平面的夹角。
当喷水角度为0度时,喷水推进器产生的推力最大;当喷水角度增大时,推力逐渐减小。
因此,在实际应用中,需要根据需要选择合适的喷水角度。
4. 喷水推力分布:喷水推进器在实际工作中产生的推力分布不均匀。
一般情况下,出水口处的推力较大,而远离出水口处的推力较小。
这是由于流体的黏性以及喷水推进器的结构造成的。
在设计和使用喷水推进器时,需要注意推力分布的不均匀性对系统的影响。
二、喷水推进器的性能分析1. 推力效率:推力效率是指喷水推进器产生的推力与输入的能量之间的比值。
推力效率高意味着在相同能量输入下,推力输出更大。
在设计和使用喷水推进器时,我们可以通过计算和实验评估推力效率,以提高系统整体性能。
2. 耗能特性:喷水推进器在工作过程中会产生一定的能量损耗。
这些损耗包括水流摩擦、泄漏等。
耗能特性的分析能够帮助我们了解系统的能量损失情况,优化设计以减少能量损失,提高效率。
3. 外界干扰对性能的影响:喷水推进器在实际应用中可能会受到外界干扰的影响,如水流速度、船体形状等因素。
这些干扰会导致推进器的性能变化,降低推力效率。
因此,在设计和使用喷水推进器时,需要考虑外界干扰对性能的影响,并采取相应的措施进行补偿或调整。
自动喷水系统计算书
自动喷水系统设计计算书业主:XX精密工业(苏州)有限公司专案名称:AUO-VIP Project设计计算书:自动喷水系统一、计算过程中所用公式喷头的流量计算:q=K√10P式中q——喷头流量(L/min);P——喷头工作压力(MPa);K——喷头流量系数。
系统的设计流量:Q s=∑qi式中Q s——系统设计流量(L/s);qi——最不利点处作用面积内各喷头节点的流量(L/min)n——最不利点处作用面积内喷头数.管道的水头损失:h=iL=0.0000107×V2L/d j1.3式中h——配管摩擦水头损失(MPa);i——每米管道的水头损失(Mpa/m);V——管道内水的平均流速(m/s);d j——管道的计算内径(m)取值按管道的内径减1mm确定;L——配管直管长与各接头,阀类换算而得的当量直管长之和(m)二、作用面积的确定作用面积:200m2喷水强度:18L/min. m2喷头流量系数:K=115最不利点处喷头的工作压力:P0=0.16Mpa每个喷头的保护面积:3.0×2.65=7.95 m2保护面积内的喷头数:n=200/7.95=25.15=26只正方形面积的长边尺寸:L=√200=14.14m每根喷水支管的动作喷头数:n=6只三、消防管道的局部水头损失见附件一四、自动喷水系统立体图见附件二五、逐点计算1、q a= K√10P0=115×√10×0.16=2.424L/s32A的计算内径是:d j=0.031m异径接头50A/32A的当量长度:0.45mV A-B=4×2.424/1000×3.14×0.0312=3.214m/sH A-B=i A-B L A-B=0.0000107×V A-B2×L A-B/ d j1.3=0.0000107×3.214×3.214×3.45/0.0311.3=0.035Mpa P B=0.16+0.035=0.195Mpa2、q B= K√10P B=115×√10×0.195=2.676L/s50A的计算内径是:d j=0.052mq B=2.424+2.676=5.1L/sV B-C=4×5.1/1000×3.14×0.0522=2.403m/sH B-C=i B-C L B-C=0.0000107×V B-C2×L B-C/ d j1.3=0.0000107×2.403×2.403×3/0.0521.3=0.009Mpa P C=0.195+0.009=0.204Mpa3、q C’=K√10P c=115×√10×0.204=2.738 L/s50A的计算内径是:d j=0.052m异径接头80A/50A的当量长度:0.75mq C=5.1+2.738=7.838L/sV C-D=4×7.838/1000×3.14×0.0522=3.693m/sH C-D=i C-D L C-D=0.0000107×V C-D2×L C-D/ d j1.3=0.0000107×3.693×3.693×3.75/0.0521.3=0.026Mpa P D=0.204+0.026=0.23Mpa4、q D’=K√10P D=115×√10×0.23=2.907 L/s80A的计算内径是:d j=0.081mq D=7.838+2.907=10.745L/sV D-E=4×10.745/1000×3.14×0.0812=2.086m/sH D-E=i D-E L D-E=0.0000107×V D-E2×L D-E/ d j1.3=0.0000107×2.086×2.086×3/0.0811.3=0.004Mpa P E=0.23+0.004=0.234Mpa5、q E’=K√10P E=115×√10×0.234=2.932 L/s80A的计算内径是:d j=0.081mq E=10.745+2.932=13.677L/sV E-F=4×13.677/1000×3.14×0.0812=2.656m/sH E-F=i E-F L E-F=0.0000107×V E-F2×L E-F/ d j1.3=0.0000107×2.656×2.656×3/0.0811.3=0.006Mpa P F=0.234+0.006=0.24Mpa6、q F’=K√10P F=115×√10×0.24=2.969 L/s80A的计算内径是:d j=0.081m异径接头200A/80A的当量长度:1.6mq F=13.677+2.969=16.646L/sV F-G=4×16.646/1000×3.14×0.0812=3.232m/sH F-G=i F-G L F-G=0.0000107×V F-G2×L F-G/ d j1.3=0.0000107×3.232×3.232×3.1/0.0811.3=0.009Mpa P G=0.24+0.009=0.249Mpa7、对于节点G,其流量和所需的工作压力为:q G=16.646L/sP G=0.249Mpa用管道特性系数B K1表示配水支管1的输水性能:令B K1= q G2/ P G=16.646×16.646/0.249=1112.81200A的计算内径是d j=0.207m三通200A/80A的当量长度为:12.3mV G-H=4×16.646/1000×3.14×0.2072=0.495m/sH G-H=i G-H L G-H=0.0000107×V G-H2×L G-H/ d j1.3=0.0000107×0.495×0.495×14.95/0.2071.3= 0.0004Mpa P H=0.249+0.0004=0.2494Mpa配水支管2的流量:q H’=√B K1P H=√1112.81×0.2494=16.66L/s8、q H= q G+ q H’ =16.646+16.66=33.306L/s200A的计算内径是d j=0.207m三通200A/80A的当量长度为:12.3mV H-I=4×33.306/1000×3.14×0.2072=0.990m/sH H-I=i H-I L H-I=0.0000107×V H-I2×L H-I/ d j1.3=0.0000107×0.990×0.990×14.95/0.2071.3= 0.0012Mpa P I=0.2494+0.0012=0.2506Mpa配水支管3的流量:q I’=√B K1P I=√1112.81×0.2506=16.699L/s9、q I= q H+ q I’ =33.306+16.699=50.005L/s200A的计算内径是d j=0.207m三通200A/80A的当量长度为:12.3mV I-J=4×50.005/1000×3.14×0.2072=1.487m/sH I-J=i I-J L I-J=0.0000107×V I-J2×L I-J/ d j1.3=0.0000107×1.487×1.487×14.95/0.2071.3= 0.0028Mpa P J=0.2506+0.0028=0.2534Mpa配水支管4的流量:q J’=√B K1P J=√1112.81×0.2534=16.792L/s10、q J= q I+ q J’ =50.005+16.792=66.797L/s200A的计算内径是d j=0.207m三通200A/80A的当量长度为:12.3mV J-K=4×66.797/1000×3.14×0.2072=1.986m/sH J-K=i J-K L J-K=0.0000107×V J-K2×L J-K/ d j1.3=0.0000107×1.986×1.986×14.95/0.2071.3= 0.0049Mpa P K=0.2534+0.0049=0.2583Mpa11、设Ka处的工作压力为P Ka,则q Ka=K√10P Ka则80A的计算内径是d j=0.081mV Ka-Kb=4×115×√10P la/1000×3.14×0.0812×60=0.372×√10P KaH Ka-Kb=i Ka-Kb L Ka-Kb=0.0000107×V Ka-Kb2×L Ka-Kb/ d j1.3=0.0000107×0.372√10P la×0.372×√10P Ka×3/0.0811.3= 0.0011 P KaP Kb= P Ka+H Ka-Kb=1.0011 P Ka12、q Kb’=K√10P Kb=115×√10×1.0011 P Ka =6.064√P Kaq Kb= q Ka+ q Kb’ =6.061√P Ka+6.064√P Ka=12.125√P Ka80A的计算内径是d j=0.081m异径接头200A/80A的当量长度:1.6mV Kb-K=4×12.125√P la/1000×3.14×0.0812×=2.354√P laH Kb-K=i Kb-K L Kb-K=0.0000107×V Kb-K2×L Kb-K/ d j1.3=0.0000107×2.354√P Ka×2.354√P Ka×3.1/0.0811.3= 0.0048 P KaP K= P Kb+H Kb-K=1.0059 P KaP K=0.2583Mpa故P Ka=0.2568Mpa所以q Ka=K√10P Ka=115×√10×0.2568=3.071L/sq Kb=12.125√P Ka=6.144L/s13、系统的设计流量:Q S=∑qi=66.797+6.144=72.941L/s200A的计算内径为d j=0.207m200A的90度弯头的当量长度是6.2m200A的蝶阀的当量长度是5.2m200A的闸阀的当量长度是1.3m200A的止回阀的当量长度是17.0mV K-L=4×72.941/1000×3.14×0.207×0.207=2.169m/sH K-L=i K-L L K-L=0.0000107×V K-L2×L K-L/ d j1.3=0.0000107×2.169×2.169×188.9/0.2071.3=0.0737Mpa250A的计算内径为d j=0.250m250A的90度弯头的当量长度是7.6m250A的蝶阀的当量长度是6.3m250A的闸阀的当量长度是1.6m250A的止回阀的当量长度是21.1mV L-M=4×72.941/1000×3.14×0.250×0.250=1.487m/sH L-M=i L-M L L-M=0.0000107×V L-M2×L L-M/ d j1.3=0.0000107×1.487×1.487×270/0.2501.3=0.0387Mpa六、自动配水泵配管摩擦损失水头计算H A-B+ H B-C+ H C-D+ H D-E+ H E-F+ H F-G+ H G-H+ H H-I+ H I-J+ H J-K+ H K-L+ H L-M=3.5+0.9+2.6+0.4+0.6+0.9+0.04+0.12+0.28+0.49+0.15+7.37+3.87 =21.22m七、水泵扬程的计算水泵每秒钟出水量为:72.941L/s水泵扬程H=∑h+P0+Z式中H---水泵扬程或系统入口的供水压力(Mpa)∑h---管道沿程和局部水头损失的累计值(MPa)湿式报警阀和水流指示器取值0.02MpaP0---最不利点处喷头的工作压力(MPa),取值0.16MpaZ---最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线之间的高程差.(MPa)H=∑h+P0+Z=0.2122+0.04+0.16+0.1135=0.5257MPa。
自动喷水灭火系统的设计和水力计算
对于轻级和中级危险系统的计算,可采用作用面 积计算法简化计算过程。
第5章
建筑消防给水系统
5.5
其他固定灭火设施简介
总目录
本章总目录
5.5.1
干粉灭火系统
干粉灭火系统定义: 以干粉作为灭火剂的灭火系统。 干粉灭火剂: 一种干燥的、易于流动的细微粉末。当被用于扑 救燃烧物时,会形成粉雾而扑灭燃烧物料表面火灾。 灭火剂分类: 1. 普通型干粉(BC类干粉) 2. 多用途干粉(ABC类干粉) 3. 金属专用灭火剂(D类火灾专用干粉)
第5章
建筑消防给水系统
5.5
其他固定灭火设施简介
总目录
本章总目录
5.5.6
烟雾灭火系统
烟雾灭火系统用途: 主要用在各种油罐和醇、酯、酮类贮罐等初起火 灾。 优点:设备简单(不需水、电不要人工操作)、扑灭初 期火灾快、适用温度范围宽,适用于野外无水电设施 的独立油罐或冰冻期较长地区。
5.3.1 自动喷水灭火系统及组成
第5章
建筑消防给水系统
5.3
自动喷水灭火系统及布置
总目录
本章总目录
5.3.1
自动喷水灭火系统及组成
自 动 喷 水 灭 火 系 统
闭式自动喷水灭火系统
开式自动喷水灭火系统
第5章
建筑消防给水系统
5.3
自动喷水灭火系统及布置
总目录
本章总目录
5.3.1
自动喷水灭火系统及组成
湿式自动喷水灭火系统 干式自动喷水灭火系统 闭式自动喷水灭火系统 干湿式自动喷水灭火系统 预作用自动喷水灭火系统
还可用于对自动喷水灭火系统安全要求较高的建 筑物中。
第5章
建筑消防给水系统
工程流体力学中的水力喷射式泵浦分析
工程流体力学中的水力喷射式泵浦分析水力喷射式泵浦是一种常见的流体机械装置,广泛应用于对液体进行输送或抽取的工程实践中。
本文将对水力喷射式泵浦的工作原理、性能分析和应用进行详细介绍。
一、工作原理水力喷射式泵浦采用喷射原理,通过利用高速液体流动产生的动能和压能,将液体从低压区域抽取并加速压送到高压区域。
主要包含一个射流装置和一个吸液管道系统。
射流装置中的高速射流通过喷嘴产生,并在喷口处创建一个真空区域,引起低压。
在这种低压下,液体从吸液管道系统中被抽取并与高速射流混合,形成高速液体流动。
混合后的液体流动进入扩散器,由于扩散器的减速作用,使流动速度减小,同时压力增加。
最终,液体被压送到高压区域。
二、性能分析1. 喷射效率:喷射效率是评价水力喷射式泵浦性能的重要指标之一。
受到喷嘴结构、流量、压力等因素的影响。
提高喷射效率可以减小能量损失和提高泵浦输出效率。
2. 流体损失:水力喷射式泵浦在流体输送过程中会有一定的能量损失,主要包括摩擦损失、压力损失和挟持损失等。
减小流体损失,可以提高泵浦效率,降低能耗。
3. 压力特性:水力喷射式泵浦的输出压力与入口压力和流量有关。
通过对泵浦的结构和流动条件的分析,可以获得泵浦的压力特性曲线。
这对于工程应用中的设计和运行具有重要意义。
三、应用领域1. 矿山工业:水力喷射式泵浦可以用于矿山排水和输送地下液态矿物的工作环境。
其能够处理高浓度和高颗粒含量的液体,提高排水效率和输送效果。
2. 消防工程:水力喷射式泵浦可以应用于消防系统中,用于提供高压水流进行火灾扑救。
其具有自吸能力和高压输出特点,适合应对各种复杂火灾环境。
3. 建筑工程:水力喷射式泵浦在建筑工地中常用于混凝土输送和排水作业。
其能够将混凝土等重质材料快速、高效地输送到需要的地方,提高工程施工效率。
4. 污水处理:水力喷射式泵浦可以用于污水处理系统中的污泥输送和废水排放。
其能够有效地处理污染物和废水,减少环境污染,保护水资源。
流体力学中液体动力喷射的研究
流体力学中液体动力喷射的研究引言在流体力学领域中,液体动力喷射是一种重要的现象,其在不同领域的应用十分广泛。
液体动力喷射的研究涉及多个方面,包括流态特性、动力学分析以及喷射效果等。
本文将对流体力学中液体动力喷射进行研究,从理论与实践两个方面进行探讨。
1. 液体动力喷射的概念及基本原理液体动力喷射是指由于液体在流体动力学作用下,通过喷嘴、喷头等装置进行高速射出的过程。
其基本原理是通过喷嘴形成的流速加速器,将液体的动能转化为动力,实现喷射效果。
2. 液体动力喷射的流态特性液体动力喷射过程中,液体的流态特性对喷射效果具有重要影响。
流态特性包括流速分布、压力分布和流量分布等方面。
通过对流态特性的研究,可以更好地了解液体动力喷射的流动状态,并优化设计喷射装置。
3. 液体动力喷射的动力学分析液体动力喷射的动力学分析主要考虑液体的流动力学特性和喷射装置的结构特点。
通过数学建模和仿真模拟,可以对液体动力喷射过程的力学行为进行分析,为实际应用提供理论依据。
4. 液体动力喷射的喷射效果评价与优化液体动力喷射的喷射效果评价与优化是指通过实验和数值计算等手段,对液体动力喷射过程进行性能评估和优化设计。
喷射效果的评价指标包括射程、精度、喷面形状等方面。
通过对喷射效果的评价与优化,可以提高液体动力喷射的工作效率和应用效果。
5. 液体动力喷射的应用领域液体动力喷射在工程领域有着广泛的应用,例如火箭发动机喷气般喷射、水炮喷射等。
此外,液体动力喷射还在医疗行业、环境保护领域等方面具有重要应用。
通过对不同领域中液体动力喷射的研究,可以更好地满足实际应用的需求。
6. 结论本文对流体力学中液体动力喷射进行了综合的研究与探讨。
通过对液体动力喷射的概念、基本原理、流态特性、动力学分析、喷射效果评价与优化,以及应用领域的介绍,具体阐述了液体动力喷射的研究情况和发展方向。
相信随着科学技术的不断进步,液体动力喷射将在更多领域发挥更为重要的作用。
水力喷射器的流动特性计算及其设计
水力喷射器的流动特性计算及其设计流动特性计算超低位高真空水力喷射器水力喷射器是具有抽真空、冷凝、排水为一体的重要有效能转换的装置,是真空浓缩系统中重要的设备。
它是利用一定压力的水流通过对称均布成一定倾斜度的喷嘴喷出,聚合在混合室喉部的焦点上,由于喷射水流速度很高,于是在其周围形成负压,使喷射器内产生真空并抽吸空气与二次蒸汽。
由于二次蒸汽与喷射水流直接接触,进行热交换,绝大部分的蒸汽凝结成水,极少量未被冷凝的蒸汽与不凝结的气体与高速喷射的水流互相摩擦、混合与挤压,通过扩散管被排除,使喷射器内形成更高的真空。
多喷嘴水力聚焦喉部的集束度是其抵抗外压与封水能力,进而保证较高负压的关键。
目前喷射器厂家的产品性能和实际应用,均要求该设备安装高度4、5米以上,且排水尾管长3米以上,如果直连上冷却塔装置,安装高度达7、5 米以上,这对单层建筑使用极为不便,独立安装则需搭建较高铁架,安装及维修均很不利。
就其原因是喷射器的多喷嘴水力抵抗外大气压的能力较低,必须借助安装的高位差,使下水管产生一定的抽水效应,帮助喷射器能在较高的真空状态(-0、085MPa~-0、092MPa)下正常工作,否则将会倒进水而使真空破坏。
以下就喷射器的普遍水力特性进行计算,并提出能安装高度1、5米左右,若不用循环水泵,直连冷却塔装置而安装高度只需不到4 米的解决方案。
1 喷射器排水尾管的下水能力排水尾管下水能力是指混合室喉管直径确定后,多喷嘴打出的水通过喉部的顺畅程度,即通过流量Q所需要的最小喉管直径d。
喉径过小则下水能力不足,过大则喷射器水力抵抗外大气压的能力大为下降。
喷射器射流集束度即聚焦好坏与喉径密切相关,对一台制成的喷射器,其抵抗外压的能力是确定的。
1、1 喷射器下水过程高速喷射的水流形成的负压会抽吸周围大量的空气,从而使射流夹带空气冲向集水混合室的“喇叭”入口端,形成大量的白水泡泡和剧烈的水流旋滚区,这是水力机械能损失最大的地方,如果水流不能及时下行,旋滚区高度h会上升,此时能量损失更大。
喷管在深水中喷射流动的计算
以空气为介质的单相流计算速度场
以燃气为介质的单相流压力分布
计算遇到的困难
► 采用FLUENT提供的三种多相流模型均无法收
敛(即使按非定长计算)
VOF Model Mixture Model Eulerian Model
FLUENT多相流模型的限制
►
VOF Model
You must use the segregated solver. The VOF model is not available with either of the coupled solvers. All control volumes must be filled with either a single fluid phase or a combination of phases; the VOF model does not allow for void regions where no fluid of any type is present. Only one of the phases can be compressible. Streamwise periodic flow (either specified mass flow rate or specified pressure drop) cannot be modeled when the VOF model is used. Species mixing and reacting flow cannot be modeled when the VOF model is used. The LES turbulence model cannot be used with the VOF model. The second-order implicit time-stepping formulation cannot be used with the VOF model. The VOF model cannot be used for inviscid flows. The shell conduction model for walls cannot be used with the VOF model.
喷头流量计算公式
喷头流量计算公式喷头流量计算是工程中常见的一个问题,它用于确定喷头所产生的流量。
喷头流量计算的重要性在于它对于喷头的设计、使用和维护都有着重要的指导作用。
喷头流量计算的公式是通过对流体力学原理的应用而得出的,它可以帮助工程师准确地计算出喷头的流量。
喷头流量计算的公式可以分为两类,一类是理论计算公式,另一类是经验计算公式。
理论计算公式是基于流体力学原理和喷头的几何参数进行推导得出的。
根据喷头的出口直径、压力差以及出口速度等参数,可以使用理论计算公式来计算喷头的流量。
具体的计算公式如下:Q = A * v其中,Q表示喷头的流量,A表示喷头的出口面积,v表示流体的速度。
根据喷头的几何参数,可以计算出喷头的出口面积,然后根据流体的速度可以计算出流量。
经验计算公式是根据实际的工程经验和试验数据得到的。
这些公式通常是根据大量的试验数据进行统计得出的,它们可以更加准确地预测喷头的流量。
经验计算公式通常会考虑更多的参数,比如喷头的形状、流体的性质等。
具体的计算公式如下:Q = K * A * (2gh)^0.5其中,Q表示喷头的流量,K表示经验系数,A表示喷头的出口面积,g表示重力加速度,h表示液体跌落高度。
通过调整经验系数K 的值,可以根据不同的实际情况来计算喷头的流量。
在进行喷头流量计算时,需要注意以下几点:需要准确地测量出喷头的几何参数,包括出口直径、出口面积等。
这些参数对于流量的计算非常重要,因此需要仔细测量和记录。
需要准确地测量出流体的压力差和速度。
流体的压力差可以通过压力计来测量,而流体的速度可以通过流速计来测量。
需要根据实际情况选择合适的计算公式。
理论计算公式通常适用于简单的喷头和流体,而经验计算公式适用于复杂的喷头和流体。
喷头流量计算是工程中常见的一个问题,它对于喷头的设计、使用和维护都有着重要的指导作用。
喷头流量计算的公式可以根据喷头的几何参数、流体的压力差和速度来计算。
在进行喷头流量计算时,需要注意准确测量参数并选择合适的计算公式。
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水力喷射器的流动特性计算及其设计黄世安湖南红莓高新化工装备研发所(湖南岳阳414100)摘要:本文在工程应用与设计层面对水力喷射器的下水能力、抵抗外压(背压)能力等流动特性运用流体能量方程和动量方程提出新颖的计算方法,建立新型水力喷射器的基本设计方程,并对其真空蒸发能力进行计算,制成超低位安装的高真空水力喷射器并应用于生产实践,取得良好应用效果。
关键词:水力喷射器流动特性计算超低位高真空水力喷射器水力喷射器是具有抽真空、冷凝、排水为一体的重要有效能转换的装置,是真空浓缩系统中重要的设备。
它是利用一定压力的水流通过对称均布成一定倾斜度的喷嘴喷出,聚合在混合室喉部的焦点上,由于喷射水流速度很高,于是在其周围形成负压,使喷射器内产生真空并抽吸空气与二次蒸汽。
由于二次蒸汽与喷射水流直接接触,进行热交换,绝大部分的蒸汽凝结成水,极少量未被冷凝的蒸汽与不凝结的气体与高速喷射的水流互相摩擦、混合与挤压,通过扩散管被排除,使喷射器内形成更高的真空。
多喷嘴水力聚焦喉部的集束度是其抵抗外压与封水能力,进而保证较高负压的关键。
目前喷射器厂家的产品性能和实际应用,均要求该设备安装高度4.5米以上,且排水尾管长3米以上,如果直连上冷却塔装置,安装高度达7.5 米以上,这对单层建筑使用极为不便,独立安装则需搭建较高铁架,安装及维修均很不利。
就其原因是喷射器的多喷嘴水力抵抗外大气压的能力较低,必须借助安装的高位差,使下水管产生一定的抽水效应,帮助喷射器能在较高的真空状态(-0.085MPa~-0.092MPa)下正常工作,否则将会倒进水而使真空破坏。
以下就喷射器的普遍水力特性进行计算,并提出能安装高度1.5米左右,若不用循环水泵,直连冷却塔装置而安装高度只需不到4 米的解决方案。
1喷射器排水尾管的下水能力排水尾管下水能力是指混合室喉管直径确定后,多喷嘴打出的水通过喉部的顺畅程度,即通过流量Q所需要的最小喉管直径d。
喉径过小则下水能力不足,过大则喷射器水力抵抗外大气压的能力大为下降。
喷射器射流集束度即聚焦好坏与喉径密切相关,对一台制成的喷射器,其抵抗外压的能力是确定的。
1.1喷射器下水过程高速喷射的水流形成的负压会抽吸周围大量的空气,从而使射流夹带空气冲向集水混合室的“喇叭”入口端,形成大量的白水泡泡和剧烈的水流旋滚区,这是水力机械能损失最大的地方,如果水流不能及时下行,旋滚区高度h会上升,此时能量损失更大。
旋滚区水流借助重力和喷射水压挤向集水混合室的喉部,再从扩散管排出。
喷射水流股由于水力特性,都会有一个圆心张角,即使设计加工时喷嘴的水力焦点完全重合,也会因此形成喷射束环D0比设计时大不少,D0值与喷嘴内部加工精度和流线性能密切相关.图(1-1)喷射器水力特性分析示意图1.2 喷射器水力损失能喷射器水流在高速射向喉部混合室时,由于吸入大量空气形成一定高度h 的剧烈旋滚区,这是水力能损失最大的地方。
该旋滚区水流特性类似于管道流动突然扩大时的旋滚区,借助这种水力相似原则确定喷射器水力损失能可表示如下:gv D d g v A A h f 2])(1[2)1(2220220-=-=式中,d — 喉管直径;D 0 — 喷射束环直径;v — 喷射水抵达旋滚区前的流速对实际应用的喷射器在器内与外大气压相通时,打水测得的数据如下:喷嘴直径d p = 0.01m ,共7个,总截面积A p =5.5×10-4m 2,喉管直径d=0.051m ;泵水流量Q = 50m 3/h = 0.0139m 3/s ,测得喷射束环D 0=0.12m 。
求得喷嘴流速v` =Q/A p =25.27m/s ,抵达旋滚区前的流速`v v ϕ==0.98×25.27=24.76m/s,总水力能3.318.9276.242220=⨯==g v H m,损失能m h f 0.213.31])12.0051.0(1[22=⨯-= ,喉部水流动能m A Q g E dd 36.2)(212==。
1.3 混合室喉部过水能力喷射器下水能力在器内压力与外大气压相通时,即atm p p c b 1==,此时形成的剧烈旋滚区最大和能量损失最大,对应的喉部直径过水能力最低,计算时以此时满足过水流量Q 所需要的最小喉管直径d 为准。
如图(1-1)示,考虑有排水管长L 情况下的计算:在断面1-1(旋滚区面)与5-5(出口端)间,列出水力伯努利能量方程:∑→+++=++515525112122f h z p g v z p g v γγ (1-3-1) 式中,P 1=P 5=0,Z 5 =0,Z 1= H =h+l+L ,v 1 0≈(1-1面直径相比较大,动能项可忽略), 2324d Qv v π== ,2544D Qv v π==。
阻力项 gv g v h f 236.02(222221==-ξ渐缩) gv d l h f 2)(2232λ=-喉管 g v v g v v h f 2)(2.02)()(24224243-=-=-ξ渐大 g v D L g v D L h f 202.02)(252554==-λ排直管由连续性方程,得225252)v ,)(v Dd d D v v (即== 由于喉管很短,032≈-f h ,将以上各式代入方程(1-3-1),整理得 gv D d D L D d l h L d 2]))(02.01())(1(2.036.0[22422++-+=++ (1-3-2) 方程(1-3-2)为喷射器泵水开始工作时喉部管径下水所需满足的方程,对管径d 是四次方,根据实际测量情况进行试差计算:Q=0.0139m 3/s ,l d =0.10m ,L = 1.0m,旋滚区高度h =0.22m,v 2=Q/0.785d 2 ,总水力压头H =1.0+0.22 +0.1 =1.32m 。
表1 喷射器的喉部直径与其下水总水力损失的关系d(m) v 2(m/s) v 22/2g (m ) ∑h f (m )0.046 8.37 3.57 1.930.050 7.08 2.56 1.40 0.051 6.80 2.36 1.300.055 5.85 1.75 0.99从以上计算可知,总水力压头H=1.32m ,水力损失∑h f =1.30m 的喉部直径d=0.051m 能满足下水要求。
多次实践改进和测试的结果,实际喷射器的喉部直径正是0.051m 。
2 喷射器抵抗外压(背压)的能力喷射器的水力抵抗外压(背压)能力是其性能优劣的重要因素之一,是它能安装最低高度的决定性因素。
单一喷嘴的喷射器由于水力集束度好,较容易通过喉管并具有较好的抵抗外压的能力,但其喷射抽吸二次蒸汽的能力较低,一般均采用多喷嘴结构。
多喷嘴水力集中于喉管的对焦能力是其抵抗外压的重要因素,因为水力射流至混合室集水“漏斗”处时,其喷射束的环径越大(对焦不好),则水射流至“漏斗”底部(即喉管入口处)会因水流相撞而引起旋滚区,这时会有较多能量损失,其抵抗外压能力就降低。
在高度真空状况下,由于空气稀少,此时旋滚区的剧烈程度大大降低,同时高度减少,对一般射流冲击喉部的水力冲击力分析如下:假设多喷嘴出口速度v 0,总流量Q ,由于喷嘴加工精度和射流圆心张角,会使射流股直径稍大,同时速度稍小,加上对焦原因而引起的射流环径D 0的变大,喷射流股抵达混合室喉部的有效冲击速度为0v α(依对焦冲击程度取0.920.80→=α)。
对喷射流量Q ,速度0v α的水力冲击喉管上口径时,取喉管的渐流断面1-1和2-2及喉管表面围成的控制面上,由于喉管很短,重力和摩擦阻力可不计。
在高度真空下,喷射器内绝对压力为P b (1-1面),喉管背压P c (2-2面)。
运用流体的动量方程,取竖直向下为正方向:d b d c d A P A P v v Q +-=-)(0αρ (2-1)即 b c d d P P v v A Q-=-)(0αρ (2-2)在不考虑排水管阻力损失情况下,背压Pc ≈gL P ρ-0,代入pd d A Q v A Q v ==0, ,得b dp d P gL P A A A Q --=-ραρ02)1( (2-3) 方程(2-3)即是喷射器在高度真空状态下,抵抗外压必须满足的关系式。
它包含水力喷射器的流量Q 、喷射对焦水力冲击速度系数α、喷嘴总面积p A 、喉部面积d A 、喷射器绝对压力b P 及下水排管长度L 等诸多因素,缺一不可,可作为喷射器设计的基本方程。
依方程(2-3),计算在流量Q=0.0139m 3/s,密度3/860m kg ≈ρ(由于通过喉管的水为高度真空的,其中含有极少量的不凝气体在高度真空下迅速膨胀,因而水密度降低)。
喷射对焦及水力冲击速度系数83.0=α,7个喷嘴总截面A p =5.5×10-4m 2,大气压P c =0.1MPa,喷射器内绝压P b =0.008MPa(负压-0.092MPa)情况下,所需要的喉管直径d 与排水管长度L 的关系。
表2 喷射器在高真空下的喉部直径与下水管长度的关系d(m) A d (×10-3m 2) L(m)0.046 1.661 0.150.050 1.962 0.88 0.051 2.042 1.070.055 2.375 1.900.060 2.826 2.850.063 3.116 3.43从以上计算结果和前述下水能力的计算,在该工作水流量和压力条件下,要求即能下水又能保证很高真空情况下正常工作,选择最小喉部管径d=0.051m 和最短排水长度L=1.10m,这样就能实现最低安装高度1.5m 的解决方案。
实践多次的结果,最后选择的尺寸正是如此。
水力喷射对焦冲击速度系数α很重要,能提升一点即对排水管长度有显著影响,是喷射器性能优劣的关键因素。
3 喷射器的真空蒸发能力3.1 真空蒸发能力水力喷射器的工作意图就是真空下的水分蒸发能力,即其生产能力,这是喷射器性能最重要的指标。
确定真空状态下蒸发水份的能力在技术上容易做到:在进水流量Q 及水温t 1可知情况下,测定出水温度t 2,查出蒸汽在蒸发温度下的凝结焓i(kJ/kg),按下式计算即可得到蒸发量D (kg/h ):)()(120t t C i i D Q --= (kg/h) (C -水的比热容,4.18kJ/kg.℃) (3-1) 3.2 水力射流吸收蒸汽能力工作喷嘴的射流特性会影响蒸发能力。
在要求的真空度下,同样流量Q ,单一喷嘴射流作用吸收的二次蒸汽比较有限,原因是蒸汽与射流水柱的接触表面积少,动量交换不充分;当射流分几股喷射时,大大加强射流水柱与二次蒸汽的相互作用,从而提高射流吸收蒸汽的能力。
以下建立喷射器射流吸收蒸汽的模型,为喷射器高度的尺寸设计奠定基础。