Інжекція

Інжекція - процес безперервного змішування двох потоків речовин і передачі енергії інжектуючого (робочого) потоку інжектуючому з метою його нагнітання в різноманітні апарати, резервуари і трубопроводи. Змішувані потоки можуть перебувати в газовій, паровій та рідкій фазах і бути рівнофазними, різнофазними і мінливої фазності (напр., пароводяні). Застосовуючі для інжекції струменеві апарати (насоси) називаються інжекторами.

історія винекнення

Явище інжекції відомо з 16 ст. З поч. 19 ст. процес інжекції отримав промислове використання для посилення тяги у димарях паровозів. Основи теорії інжекції були закладені в роботах німецького вченого Густав Антон Цейнера і англійського вченого Вільям Джон Ранкіна в 70-і рр. 19 ст. У СРСР, починаючи з 1918 значний внесок у розвиток теорії і практики інжекції внесли А. Я. Міловіч, Н. І. Гальперін, С. А. Християнович, Є. Я. Соколов, П. М. Каменєв та ін.

основні відомості

Змішування робочого і інжектуючого потоків з різними швидкостями супроводжується значною втратою кінетичної енергії на удар і перетворенням її в теплову, вирівнюванням швидкостей, підвищенням тиску інжектуючого потоку. Інжекція описується законами збереження енергії, маси і імпульсів. При цьому втрата енергії на удар пропорційна квадрату різниці швидкостей потоків на початку змішування. При необхідності швидкого і ретельного перемішування двох однорідних середовищ масова швидкість робочого потоку повинна перевищувати масову швидкість інжектуючого в 2-3 рази. У деяких випадках при інжекції поряд з гідродинамічним відбувається і термічний процес з передачею робочим потоком інжектуруючому теплової енергії, наприклад, при нагріванні рідин пором з інтенсивним перемішуванням середовищ - рідини і конденсату. Принцип інжекції полягає в тому, що тиск P1 і порівнююча лінійна швидкість u1 інжектуючого (робочого) потоку газу або рідини, що рухається по трубі, у звуженому перетині змінюються. Швидкість потоку зростає (u2> u1), тиск (P2< P1) падає, тобто зростання кінетичної енергії потоку супроводжується зменшенням його потенційної енергії. При падінні тиску Р2 нижче тиску Р0 в звужену частину труби засмоктується інжектуюче середовище, яка за рахунок поверхневого тертя захоплюється робочим потоком і змішується з ним. При подальшому русі суміші по трубі з розширюючим перетином зменшення швидкості потоку до u3 і його кінетичної енергії супроводжується наростанням потенційної енергії і тиску до величини Р3, причому Р2 <Р0 <Р3 <Р1. Таким чином, у результаті інжекції тиск інжектуючого середовища зростає від Р0 до Р3 за рахунок падіння тиску робочого потоку від P1 до Р3, а тиск змішаного потоку набуває проміжне значення. При інжекції зі змінною фазністю середовищ, наприклад, з конденсацією робочої пари від зіткнення з холодною інжектуючою рідиною, можна створювати тиск змішаного потоку, що перевищує тиск робочого потоку. У цьому випадку робота, що витрачається на інжекцію, відбувається не тільки енергією струменя, але і зовнішнім тиском при скороченні обсягу конденсуючої робочої пари, а також за рахунок перетворення його теплової енергії в потенцальну енергію змішаного потоку. У порівнянні з механічними способами змішування, нагрівання, стиснення і нагнітання різноманітних середовищ інжекція відрізняється простотою, однак вимагає в 2-3 рази великих витрат енергії. Про застосування І. див. в ст. Інжектор.