Струйные насосы

[dmr]

Водоструйный насос(жидкостно струйный) используется вроде для откачки газов. Играет ли роль что жидкость плотнее откачиваемого газа. 

И будет ли например "воздухоструйный"(газоструйный) насос откачивать жидкости.

Вообще есть ли формула расчета давления водоструя?

[yatcheh]

23.02.2024 в 20:21, dmr сказал:

Водоструйный насос(жидкостно струйный) используется вроде для откачки газов. Играет ли роль что жидкость плотнее откачиваемого газа. 

И будет ли например "воздухоструйный"(газоструйный) насос откачивать жидкости.

Вообще есть ли формула расчета давления водоструя?

 

Любой строитель-отделочник вам покажет газоструйный насос. Эффект Бернулли никто не отменял.

А вот работа водоструйника с эффектом Бернулли не связана. Там гидродинамика расширительного сопла работает. 

Предельное давление равно давлению пара рабочей жидкости.

Кстати, водоструйник можно использовать и как нагнетательный насос. В этом случае предельное давление воздуха на выходе будет равно давлению в водопроводе.

[Begemot_555]

Оставим пока за кадром вопрос о формулах. как вы это вообще представляете? Чтобы откачиваемая жидкость попадала в кольцевой зазор насоса и смешивалась там с водой а далее в канализацию?

[Arkadiy]

Во времена оные были еще ртутные струйные вакуум-насосы. 

[yatcheh]

23.02.2024 в 22:23, Arkadiy сказал:

Во времена оные были еще ртутные струйные вакуум-насосы. 

 

Маслоструйные видел. А вот ртутноструйных не довелось. Ртутник у нас был в лабе, но там не струйный принцип, там кипящая ртуть, и вакуум там уже физический - до 10^-8. Но он только в паре с форвакуумом работает, с масляным роторником.

[user2022]

В 23.02.2024 в 20:21, dmr сказал:

есть ли формула расчета давления водоструя?

 

Есть определенные обобщения опытных конфигураций струйных аппаратов - там как минимум важна рабочая среда (источник энергии и рабочее тело) и геометрические параметры зоны смешения сред (обычный важный параметр - отношение сечений камеры смешения и форсунки). Кое-что смогли вывести в графические зависимости и даже чуть формулами апроксимировать с определенной точностью (чтобы понимать хотя бы порядки десятичные величин перед началом доводки опытных образцов). Можно попробовать прочитать книгу https://www.proektant.org/books/1989/1989_Sokolov_E_Ya_Zinger_N_M_Struinye_apparaty.pdf

 

Вроде бонус смесителей на жидкой рабочей среде - возможность гораздо большей степени сжвтия на одноступенчатом аппарате. Практически с водой на давлении около 2.5 бар уже можно додавить до 100 кпа и закипятить рабочую воду. Потому одноступенчатый водоструйный может докачать до закипания рабочей воды и больше ступеней нету смысла ставить.

 

На газоструйных (пароструйных) смесителях там степень сжатия на одной ступени намного меньше - может порядка 10 (может даже при скорости рабочей струи порядка скорости звука в ней уже и больше разгонять уже сложно). Потому газоструйных смесителей на приличные сжатия (отчкачки) надо ставить много ступеней. 

 

Водоструйный одноступенчатый докачивает до закипания холодной воды при скорости струи порядка 20..22 м/с уже и потому это намного меньше скорости звука в рабочей воде и ее можно просто еще разгонять давкой (и экономить воду при той же производительности по откачке).

 

В 23.02.2024 в 20:21, dmr сказал:

будет ли например "воздухоструйный"(газоструйный) насос откачивать жидкости.

Будет - но скорее до давления всоса порядка 0.1 бар или даже больше. Надо таки победить лень и попробовать попитать серийные самые мелкие водоструйные с форсункой ф2 мм на жатом воздухе до около 3 бар и померить сколько там будет давление на порту откачки. Тут тестовая оболочка для хранения ничего на 27 литров с манометром только до +3 бар над атмосферой. Больше ее качать жалко по нагрузке на внутрености манометра. 

Изменено 23 Февраля, 2024 в 22:32 пользователем user2022

[user2022]

Таки получилось потестить струйный смеситель с форсункой ф2мм и камерой смешения цылиндер ф3.5мм (длина где-то 15 калибров) при питании жатой атмосферой 2.5 бар (над атмосферой) дает докачку только до 0.5бар. Дальше при питании около 1 бар - около 0.65 бар. Ну 0.5бар воду может сосать метров на 5 вверх при питании где-то 2.5бар. Расход жатого воздуха весьма приличный. Оболочки 27л от 2.5 бар хватило секунд на 5..7 при падении до около 1 бар. Под газосмешение никакой оптимизации конструктива тут нету - для заточки на максимум производительности геометрия может быть заметно отличной от водяной. По минимальному давлению докачки тоже может быть получше.

 

В принципе можно на жатый воздух делать смесители с форсункой поменьше и будет расход жатой атмосферы поменьше.

В 23.02.2024 в 20:33, yatcheh сказал:

водоструйник можно использовать и как нагнетательный насос. В этом случае предельное давление воздуха на выходе будет равно давлению в водопроводе.

 

Скорее практически раза в 2 меньше. Таки при равенстве давлений форсунка перестанет работать на разгон вааще. Там весь смысл разгона в сработке потенциальной энергии давления (разницы давлений) в скорость рабочей среды (кинетическую энергию).

 

При равенстве давлений тогда расход в порт выхлопа будет равен нулю и все полетит в порт откачки (когда давление водопровода больше давления порта всоса).

 

Из той книжки для сосалки на жатой атмосфере (показатель адиабаты 1.4) вроде эту картинку можно использовать для оценки достижимого коэф давления (обратное это будет мин давление всоса в долях атмосферных 101 кпа) - 

Выходит при 6 бар рабочего жатого воздуха и отношении сечения камеры смешения к сечению форсунки всего 2 может дожимать отсасываемое в ок 3.5 раза - итого досасывать до 0.3 бар всего. Это типа на 1 ступень. Водоструйный при 2.5..3 бара рабочей воды дососет уже до закипания холодной при около 0.01 бар. Жатие на воде на 1 ступени почти в100раз и ограничено только закипанием воды - на менее кипящей жиже можно и больше давить на 1 ступени.

Изменено 23 Февраля, 2024 в 23:06 пользователем user2022

[user2022]

В 23.02.2024 в 20:33, yatcheh сказал:

А вот работа водоструйника с эффектом Бернулли не связана. Там гидродинамика расширительного сопла работает. 

 

Да все эти струйные аппараты физико-динамические. У струи газа тоже есть масса и эта масса на скорости имеет импульс. Дальше при смешении среды с нулевой скоростью и скоростью выше нуля происходит тоже обмен импульсами и стоячий газ с порта всоса начинает разгонять. И подсасывать со стороны порта всоса и там тоже падает давление.

[user2022]

В 23.02.2024 в 22:31, yatcheh сказал:

вот ртутноструйных не довелось.

Можно сделать ртутно-капельный гравитационный. На дожатие до 1 бар надо меньше метра высоты. Просто ртутные капли капают в верхнюю дырку вертикальной трубы и затыкают там куски откачиваемой среды и текут вниз на выхлоп в атмосферу. Так будет докачивать до давления пара ртути при температуре капель.

[stearan]

В 23.02.2024 в 18:21, dmr сказал:

Водоструйный насос(жидкостно струйный) используется вроде для откачки газов. Играет ли роль что жидкость плотнее откачиваемого газа. 

И будет ли например "воздухоструйный"(газоструйный) насос откачивать жидкости.

Вообще есть ли формула расчета давления водоструя?

играет роль и плотность жидкости - на единицу импульса и кинетической энергии достаточно меньшего подаваемого объема. но в качестве струи-источника импульса и энергии вполне может работать и сжатый газ или пар. с тем же успехом как водоструйные насосы работают (и давно работали, см. паровозы например :)) паровые инжекторы и паровые вакуум-насосы.
касаемо расчетов, здесь надо различать в принципе 2 случая:
1. когда достаточно обойтись уравнениями баланса кинетической энергии и импульса (+диссипация энергии на преодоление гидравлического сопротивления) - это системы жидкость-жидкость и системы где как минимум одна среда газ/пар, но с малым изменением давления (разные скрубберы Вентури и тоготипные аппараты)
2. когда кроме баланса кинетической энергии и импульса необходимо учитывать и изменение термодинамических параметров состояния - система где хотя бы один из потоков газ/пар с существенным изменением давления
кстати, упоминали выше Соколова-Зингера, я им тоже пользуюсь