Cтруйный насос – простейший аппарат, использующий для работы динамику потока жидкости. Является одним из видов нагнетателей. Простой, потому что в своей конструкции не имеет составных частей, которые движутся и трутся во время работы. Поэтому устройство данного типа обладает высокой стойкостью и длительностью эксплуатации.
Впервые струйный насос был применен еще в 19 веке в качестве лабораторного средства для выкачивания воды и избыточного воздуха из пробирочных колб. Немного позже данное устройство нашло применение в шахтах горнодобывающей промышленности для откачки воды.
Рисунок 1 – Струйный насос
На сегодняшнем этапе развития насосного оборудования, струйных насосов существует несколько модификаций:
- элеваторы – используются в внутридомовых смесительных системах отопления
- инжекторы – используются в энергетическом теплофикационном оборудовании;
- эжекторы – только для сред в жидкой фазе.
Принцип работы струйного насоса
Принцип работы струйного насоса организован на передвижении среды различного агрегатного состояния по трубопроводу с вмонтированным в него соплом, которое конструктивно выполнено суженным. Благодаря сужению движение жидкости, а именно ее скорости, повышается. При этом энергия движения потока превращается в кинетическую энергию.
Всасывание жидкой среды происходит из патрубка, который в свою очередь соединяется с пространством усреднительно-смесительной камеры. После этого жидкие фазы соединяются и перемешиваются, и далее смесь движется по диффузору к потребителю. В этом случае уже производится обратное превращение энергии.
Другими словами, струйный насос не относится к нагнетательным устройствам в повседневном понятии, потому что он не обеспечивает избыточный напор на стороне нагнетательного патрубка. В струйном насосе, как описано выше, выполняется двойное превращение энергии гидравлики потока.
Как работает струйный насос
Рабочая жидкость под высоким давлением доставляется к сужающемуся соплу. Струя, которая вытекает из устья сопла, уменьшает давление в камере смесительной ниже атмосферного. Вследствие этого второй поток инжектируемой жидкости смешивается со струей и далее смесь движется в рабочую камеру.
В камере смешения инжектируемая полностью перемешивается с рабочей жидкостью, и выравниваются их давления и скорости. Хорошо перемешанный поток жидкости поступает далее в выходной диффузор.
В диффузоре происходит снижение кинетики смеси и возрастание потенциальной энергии потока. После прохождения диффузора потенциальная энергия поток смеси достаточна для поступления к потребителю (как правило – это резервуар сбора жидкости).
Схема работы струйного устройства
Рисунок 2 – Принципиальная схема функционирования струйного насоса
1- трубопровод подвода рабочей жидкости; 2 – сопло насоса; 3 – трубопровод подвода инжектируемой жидкости (пространство вокруг сопла называется камерой подвода или приемной); 4 – камера смешивания потоков; 5 – выходной диффузор.
Основным, описывающим техническую сторону струйного насосного утройства, составляет коэффициент «эжекции» (в разных источниках этот же коэффициент называют «подсосом»). Данный коэффициент определяется отношением подачи рабочего объема жидкости к объему перекачиваемого смешанного потока.
Данного типа насосы обладают относительно маленьким КПД, однако в отдельных случаях они просто бесценны. К примеру, перекачивание химических газов или жидкостей, где использование центробежных лопастных нагнетателей просто невозможно (струйный насос дозатор изображенный на рисунке 3).
Рисунок 3 – Струйный насос дозатор для химических веществ
Очень часто принципиальные схемы включения струйных насосов компонуются в последовательное соединение нескольких агрегатов. В этом случае насосы конструируются с разными диаметрами сопла, что позволяет регулировать характеристику нагнетаемого потока в рабочем диапазоне включенных последовательно агрегатов.
Устройство струйного насоса
Как уже было сказано, струйный насос не содержит в себе вращающихся частей в конструкции. Все элементы и узлы насоса предназначены для обеспечения работы рабочего и инжектируемого потоков.
Конструктивно струйный насос состоит из 4 элементов:
- всасывающая камера;
- сопло агрегата;
- смесительная камера;
- выходной диффузор;
- насадки для подачи инжектируемой и рабочей жидкостей.
Различные модели данного типа насосов могут комплектоваться разными по характеристикам суживающимися насадками — соплами, в зависимости от вида перекачиваемой среды и ее гидравлических особенностей.
Преимущества (достоинства) и недостатки струйных насосов
К основным достоинствам струйных насосов относятся:
- высокая надежность, долговечность и длительность эксплуатации;
- нет необходимости осуществлять регулярное техническое обслуживание;
- очень малая чувствительность к химически агрессивным потокам;
- простота конструкции и монтажа;
- широкая область применения.
Конечно, большинство перечисленных преимуществ данного типа насосов перед другими исходит из тог, что в них отсутствуют движущиеся составные элементы. Струйные насосы выделяются относительно небольшими габаритными размерами и массой. Они малотребовательны к расходам на эксплуатацию, что является очень весомым фактором их применения.
К недостаткам можно отнести:
- достаточно мал КПД насоса, который не выше 30%;
- необходимо подавать достаточно большие объемы жидкости на сопло.
С помощью струйных агрегатных устройств сжимают газообразные вещества, создают давление ниже атмосферного — вакуум, перекачивают жидкие среды, транспортируют твердые сыпучие вещества, смешивают различного рода газы и жидкости.
Применение струйных насосов
Достаточно широкого применения струйные насосные устройства нашли в пожарной технике, в качестве смесителей, для получения пены для тушения пожаров.
В энергетических паротурбинных установках струйные аппараты являются неотъемлемой частью конструкции для удаления пара из уплотнений вала турбоагрегата.
В химической индустрии данные насосы служат для перекачкия кислотных и щелочных растворов.
В бытовом обиходе струйный насос часто используется в водяных скважинах, а также для перекачивания канализационных стоков с песком и илом.