水蒸汽噴射泵

1．概述

    水蒸汽噴射泵是以靠從拉瓦爾噴咀中噴出的高速水蒸汽流來(lái)攜帶氣的，故有如下特點(diǎn)：

    (1)該泵無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分，不受摩擦、潤(rùn)滑、振動(dòng)等條件限制，因此可制成抽氣能力很大的泵。工作可靠，使用壽命長(zhǎng)。只要泵的結(jié)構(gòu)材料選擇適當(dāng)，對(duì)于排除具有腐蝕性氣體、含有機(jī)械雜質(zhì)的氣體以及水蒸等場(chǎng)合極為有利。

    (2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，占地面積小。

    (3)工作蒸汽壓力為4～9×105Pa，在一般的冶金、化工、醫(yī)藥等企業(yè)中都具備這樣的水蒸汽源。

    因水蒸汽噴射泵具有上述特點(diǎn)，所以廣泛用于冶金、化工、醫(yī)藥、石油以及食品等工業(yè)部門(mén)。

2．工作原理

    噴射泵是由工作噴咀和擴(kuò)壓器及混合室相聯(lián)而組成。工作噴咀和擴(kuò)壓器這兩個(gè)部件組成了一條斷面變化的特殊氣流管道。氣流通過(guò)噴咀可將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。工作蒸汽壓強(qiáng)P0和泵的出口壓強(qiáng)P4之間的壓力差，使工作蒸汽在管道中流動(dòng)。

    在這個(gè)特殊的管道中，蒸汽經(jīng)過(guò)噴咀的出口到擴(kuò)壓器入口之間的這個(gè)區(qū)域(混合室)，由于蒸汽流處于高速而出現(xiàn)一個(gè)負(fù)壓區(qū)。此處的負(fù)壓要比工作蒸汽壓強(qiáng)P0和反壓強(qiáng)P4低得多。此時(shí)，被抽氣體吸進(jìn)混合室，工作蒸汽和被抽氣體相互混合并進(jìn)行能量交換，把工作蒸汽由壓力能轉(zhuǎn)變來(lái)的動(dòng)能傳給被抽氣體，混合氣流在擴(kuò)壓器擴(kuò)張段某斷面產(chǎn)生正激波，波后的混合氣流速度降為亞音速ω3，混合氣流的壓力升為P3。亞音速的氣流在擴(kuò)壓器的漸擴(kuò)段流動(dòng)時(shí)是降速增壓的。混合氣流在擴(kuò)壓器出口處，壓力增至P4，速度降為ω4。故噴射泵也是一臺(tái)氣體壓縮機(jī)。

3．多級(jí)噴射泵的結(jié)構(gòu)

    通常單級(jí)噴射器的壓縮比不超過(guò)10，工作壓強(qiáng)不低于lOkPa。因此當(dāng)需要更低的工作壓強(qiáng)時(shí)，則由兩個(gè)或兩個(gè)以上的噴射器和冷凝器串聯(lián)組成，稱為多級(jí)噴射泵。冷凝器的作用是將混合物中的可凝性蒸汽部分凝結(jié)排除，以減少下級(jí)噴射器的負(fù)荷。冷凝器的結(jié)構(gòu)形式有混合式、表面式及噴射式三種形式。冷凝器按其在噴射泵系統(tǒng)中的安裝位置，又分為前冷凝器、中間冷凝器和后冷凝器。

    前冷凝器安裝在級(jí)噴射器入口前，主要為了減少級(jí)泵的負(fù)荷。只有當(dāng)被抽混合物中含有大量的可凝性蒸汽，并且其蒸汽分壓強(qiáng)大于冷卻水溫所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓時(shí)方可使用。中間冷凝器安裝在多級(jí)泵中間，具體位置應(yīng)視進(jìn)入冷凝器的混合物中的蒸汽分壓強(qiáng)及冷卻水溫而定，其作用是減少下級(jí)泵的負(fù)荷。后冷凝器安裝在末級(jí)噴射器之后，主要是為了消除末級(jí)噴射器的廢氣、噪聲，有時(shí)用來(lái)回收未級(jí)噴射器的余熱。

4．簡(jiǎn)易計(jì)算法

(1)噴咀喉部直徑D0的計(jì)算

(1)式中G0——工作蒸汽耗量(kg／h)，G0=Gh/μ。Gh為被抽氣體量(kg／h)，μ為引射系數(shù)。

P0——工作蒸汽壓力(Pa)

(2)擴(kuò)壓器喉徑D3的計(jì)算

(2)式中GK——通過(guò)擴(kuò)壓器喉部的空氣流量(kg／h)

GZ——通過(guò)擴(kuò)壓器喉部的蒸氣流量(kg／h)

P4——擴(kuò)壓器出口壓力(Pa)

(3)冷凝器直徑D的計(jì)算

(3)式中G∑h——進(jìn)入冷凝器的混合物流量(kg／h)

v∑h——進(jìn)入冷凝器的混合物比容(m3／kg)，可近似地用P4查得的飽和水蒸汽比容代替。

5、安裝

（1）、蒸汽噴射真空泵可以在室外露天安裝。如果停工或在結(jié)冰氣候時(shí)，整個(gè)裝置能快速排水，因?yàn)橐呀?jīng)裝了內(nèi)連管以備快速排水。 　　

（2）、水環(huán)泵一定要有足夠的靜壓，泵的填料箱一定有水封。在泵的排水管中裝一個(gè)止回閥，以防止間歇或脈沖的空氣回流。為了有效平衡冷凝器之間的壓力差，管道封閉回路，一定要有合適的回路長(zhǎng)道，應(yīng)該在每一條回路管的低位裝一條放水管道，同時(shí)也可作為清洗冷凝器時(shí)出水口。 　　

（3）、安裝蒸汽管道時(shí)，必須注意盡量要使送到噴嘴的蒸汽盡可能干燥，從蒸汽分離器到噴射泵之間帶保溫。蒸汽管道越短越好，分離器應(yīng)該長(zhǎng)期保持干燥，為此接到噴射泵的蒸汽管一定要從蒸汽主管道上端接出溫蒸汽不但腐蝕噴嘴和過(guò)早擴(kuò)散，而且嚴(yán)重影響小噴嘴口的功能。 　　由于要求高真空度，以及尤其泵內(nèi)小噴嘴口徑，所以一定要檢查裝在蒸汽過(guò)濾器與噴射泵內(nèi)蒸汽噴嘴之間的氣管是否干凈。蒸汽噴射泵 　　裝上所謂進(jìn)汽小氣箱，可以很方便把噴嘴拆下來(lái)，用一支探針直覺(jué)檢查噴嘴通路。蒸汽墊圈不要偏心放置，以免影響蒸汽自由流動(dòng)截面積。