Профиль сопла нерегулируемого эжектора (рис. 18, г) определяет, под каким углом будут подаваться струи рабочего и всасываемого потоков, благодаря чему непосредственно влияет на коэффициент полезного действия эжектора. Испытания показали, например, что отсутствие цилиндрического участка по внутреннему диаметру на выходе из сопла или увеличение шероховатости поверхности сопла значительно снижают производительность эжектора, так как эти факторы влияют на сжатие струи в срезе сопла и на гидравлические сопротивления в трактах всасывания и подвода рабочего потока. Поэтому сопло нерегулируемого эжектора рекомендуется выполнять тщательно обработанным, конически сходящимся, с цилиндрическим участком на выходе из сопла по внутреннему диаметру длиной около 0,5dc (рис. 18).
Рис. 18. Рекомендации по проектированию эжекторов - подвод всасываемого потока: а - параллельный; б - плавный; в - под углом 90°; г - профиль сопла нерегулируемого эжектора
Кроме того, учитывая рекомендации по удалению среза сопла от начала камеры смешивания, следует отметить, что они правомерны при исполнении выходных кромок сопла минимальной толщины. Это уменьшает турбулентность в слое смешивания и предотвращает более раннее появление кавитации. В первую очередь, важно, чтобы основные детали эжектора (сопло, камера смешивания, диффузор) находились на одной оси. Ясно, что несоблюдение соосности, например, сопла и входного участка камеры смешивания приводит к значительным потерям энергии рабочей струи, возникновению обратных потоков, а следовательно, к снижению производительности эжектора.
Особенности конструкции регулируемого эжектора. Экспериментальные исследования крупномасштабной модели регулируемого эжектора ТВС для Саяно-Шушенской ГЭС и их анализ позволили установить необходимые соотношения между конструктивными элементами регулируемых эжекторов и выработать рекомендации:
- Удаление среза насадка сопла от начала камеры смешивания необходимо выбирать в интервале (0,3—1,0)DH, т. е. в том же интервале, что и для нерегулируемого эжектора. Причем большее удаление насадка от камеры смешивания следует применять для регулируемых эжекторов ТВС, работающих при значительных колебаниях уровней верхнего и нижнего бьефов и необходимого расхода на выходе из эжектора.
- Наиболее рациональным представляется выбор сочетания углов конусности иглы и насадка сопла в интервале 50—60°. Это обеспечивает максимальную производительность сопла, хорошие кавитационные свойства эжектора и удовлетворительную плавность изменения характеристики рабочего расхода в зависимости от открытия сопла, что характеризует плавность регулирования производительности эжектора. Немаловажное значение имеет наружный и внутренний профиль насадка, иглы и входного участка камеры смешивания. Все эти элементы необходимо выполнять тщательно обработанными, сферической формы и таким образом, чтобы для рабочего, всасываемого и смешивающегося потоков образовывался профилированный тракт следования.
- Рекомендации, относящиеся к таким элементам нерегулируемого эжектора, как камера смешивания и диффузор, справедливы и для регулируемого эжектора.
Известно, что производительность и кавитационные свойства эжектора зависят от удаления среза сопла от начала камеры смешивания. При оптимальном удалении хопт=(0,3: 1,0)dС эжектор при прочих равных условиях обладает максимальной производительностью. Варьируя х. можно менять производительность и кавитационные свойства эжектора. Например, с увеличением х (то же самое длины тракта смешивания) производительность эжектора падает, зато улучшаются кавитационные свойства.
Кроме того, известно и то, что регулируемое сопло, состоящее из насадка и иглы, позволяет при перемещении иглы относительно насадка, изменять проходное сечение сопла и тем самым - расход рабочего потока, вакуум в срезе сопла, расход всасываемого потока и расход выходного потока в широких пределах. Эжектор с регулируемым соплом заменяет некоторые нерегулируемые эжекторы с разными диаметрами сопел. При каждом фиксированном открытии сопла S (положении иглы относительно насадка) Регулируемый эжектор идентичен нерегулируемому эжектору с соответствующим диаметром сопла. Следовательно, при каждом фиксированном открытии сопла регулируемый эжектор будет обладать максимальной производительностью при определенном удалении насадка от начала камеры смешивания.
Однако для регулируемых эжекторов удаление насадка от начала камеры смешивания выбирается оптимальным только для расчетного значения открытия насадка. При иных открытиях регулируемый эжектор работает с несколько меньшим коэффициентом полезного действия. Поэтому изменение удаления насадка х от начала камеры смешивания соответственно для каждого фиксированного открытия сопла S позволяет добиваться максимально возможных производительности и коэффициента полезного действия (рис. 19, а).
Рис. 20. Схематическая конструкция эжектора с
1 — маховик; 2 — подвижный патрубок насадка сопла; 3 — крепление, фиксирующее смешивания; двойным регулированием и механическим приводом насадок в разных положениях; 4 — корпус; 5 — насадок; 6 — игла; 7 — камера 8 — диффузор
Совершенно очевидно, что для получения режимов работы эжектора с максимальным коэффициентом полезного действия в широком диапазоне изменения производительности и расширения бескавитационной зоны работы, конструкция эжектора должна обеспечивать осевое перемещение иглы относительно насадка сопла и зависимое (или независимое) осевое перемещение сопла (насадка с иглой) относительно начала цилиндрической камеры смешивания. Подобный эжектор называется регулируемым эжектором с двойным регулированием, осуществляемым механическим приводом вручную (рис. 20).
Для автоматизации процесса регулирования расхода охлаждающей воды в системе технического водоснабжения необходимо предусматривать электро- или гидропривод, приводящий в осевое перемещение иглу относительно насадка, и зависимое (или независимое) перемещение насадка вместе с иглой относительно начала камеры смешивания на основе запрограммированного взаимоположения этих конструктивных элементов эжектора при любых режимах его работы. На рис. 19,, приведена эксплуатационная характеристика эжектора при определенном режиме (сочетание Hр и Hвс) при двух открытиях сопла S'max = 1 ,0 и S'min = 0,1. Характеристика дает наглядное представление о возможностях двойного регулирования эжектора. Максимальная производительность эжектора при каждом открытии насадка обеспечивается оптимальным удалением насадка от начала камеры смешивания. Наилучшие кавитационные свойства имеет эжектор при значительном удалении насадка от начала камеры смешивания.
В итоге следует отметить, что двойное регулирование весьма перспективно, так как в результате незначительного конструктивного усложнения обеспечиваются режимы работы эжектора с максимальным коэффициентом полезного действия в широком диапазоне изменения производительности и расширяется бескавитационная зона работы эжектора
