喷射器与烟囱.pdf

第十章 喷射器与烟囱 在工程上常用的流体输送装置有三大类，即喷射器、烟囱、泵与风机。其中泵与风机又 属动力设备，也被称作流体机械。关于泵与风机的基本理论、设备性能、运行与管理等方面 的知识将 单独的章节中讲授。本章将主要介绍喷射器和烟囱的结构、工作原理、设计计算 以及 工程上的应用等。 一节 喷 射 器 喷射器通常属于送风及排气装置，它是利用流速较高的流体向限制空间内喷射，卷吸和 动流速较低的或静止的流体流动。喷射介质与吸入介质 喷射器的混合段内的掺混流动属 于限制射流。混合后的流体称为混合介质。 一、喷射器的结构和工作原理 1．喷射器的结构及各部分的作用 图10－1 为完整喷射器的结构简图，它是由喷管、收缩段、混合段和扩张段四部分组成。 简单的喷射器只有喷管和混合段，而没有收缩段和扩张段。设计喷射器，就是根据给定的条 件，确定各个部分的合理尺寸。 图10－1 喷射器的结构 根据喷射介质的压力比 p /p 的不同，喷管的形式可用收缩形或拉瓦尔形。收缩形喷管 e 0 可得到音速或亚音速射流，拉瓦尔形喷管可得到超音速射流。 混合段的作用在于促使喷射介质和吸入介质的属性及速度分布均匀化。增加收缩段和扩 张段是为了提高喷射器的效率，前者可以提高吸入流体的入口速度，以减少两种流体混合过 程中质点冲击所造成的能量损失；后者是为了减小混合流体的喷出速度，使混合流体的部分 动能转化为压力能，从而增大喷射器出口与吸入口之间的压力差，提高抽吸能力。 2 ．喷射器的工作原理 如图10－1 所 ，喷射介质 压力能的作用下，经由喷管喷射到混合管内，自喷管出口 截面起形成紊流射流。由于喷出的流体与周围被喷射的流体(吸入介质)质点发生碰撞，两者 间进行质量交换和动量交换，吸入介质逐渐被卷入射流内部并 动其一起向前运动。又因为 混合管是一个直径有限的圆筒，当前面的流体被迫向前运动时，后面的流体变得稀薄而使压 力下降，即 混合管的入口端造成一定的负压，并形成一定的抽吸能力，促使外界的流体连 PDF pdfFactory Pro 续不断地被吸入到混合管内，又不断地被喷射流体 走。喷射流体的喷射动能愈大，造成的 负压也愈大，抽吸能力也愈强，因而被带入的流体量也愈多。实验和理论都证明，对于一定 尺寸的喷射器，被喷射流体的量与喷射流体的量基本上自动保持成正比的关系。这就是喷射 器的工作原理。 喷射介质和吸入介质流经混合管段时，由于质点的冲击作用和摩擦作用，而产生能量损 失。如果两种流体介质的混合是在等压条件下进行的，则混合前后的动量守恒关系为 G u G u G u 3 3 1 1 2 2 G u G u 1 1 2 2 u 3 G