|
|
| Рядок 1: |
Рядок 1: |
| − | 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.
| + | Шкрибайло Ігор КА-21 |
| − | | |
| − | == 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.
| |
| − | | |
| − | == використання інжекції ==
| |
| − | Інжектор - (Франц. injecteur, від лат. Injicio - вкидаю, вприскую) - струминний насос для нагнітання газів, парів і рідин в різноманітні апарати, резервуари і трубопроводи, а також стиснення газів і парів. Принцип роботи інжектора заснований на перетворенні кінетичної та теплової енергії робочого потоку в потенціальну енергію змішаного (робочого та інжектуючого) потоку Переваги інжектора - відсутність рухомих частин, можливість підвищення тиску інжектуючого потоку без безпосередньої витрати механічної енергії, простота конструкції і обслуговування, а також надійність його роботи. Перший інжектор для живлення водою парових котлів винайдений французьким конструктором А. Жиффарів в 1858. У залежності від агрегатного стану взаємодіючих середовищ розрізняють інжектори рівнофазні (газо-, паро-, водоструминні), різнофазні (газоводяні, водогазові) і змінної фазності (пароводяні, водопарогазоі). Інжектор складається з робочого сопла, приймальної і змішувальної камер та дифузора. Приймальна та змішувальна камери з'єднуються за допомогою конфузора. Потік робочого середовища з великою швидкістю надходить з сопла у приймальну камеру, де за рахунок різниці тисків і поверхневого тертя всмоктує і захоплює за собою інжектуюче середовище низького тиску. У змішувальній камері відбувається вирівнювання швидкостей потоків середовищ, що супроводжується, як правило підвищенням тиску. Змішаний потік прямує в дифузор, де відбувається подальше зростання тиску і перетворення кінетичної енергії потоку в потенціальну, необхідну для нагнітання або транспортування суміші по трубопроводу. Тиск змішаного потоку на виході з дифузора має проміжне значення між тисками робочого і інжектуючого потоків, в пароводяних інжекторах може навіть перевищувати тиск робочого потоку, що дозволяє, наприклад, при живленні водою парових котлів нагнітати воду в котел відбираючим з нього пором, долаючи додаткові опори в живильному трубопроводі. Найбільшу ступінь підвищення тиску забезпечує змішувальна камера циліндричної форми, а оптимальна відстань сопла від камери визначається з умови, що кінцевий перетин вільного струменя дорівнює вхідному перерізу камери. Довжина циліндричної камери вибирається в межах 6-10 її діаметрів, а довжина дифузора з кутом розкриття 8-10° - в межах 6-7-кратної різниці його вхідного і вихідного діаметрів.
| |
| − | Досконалість інжектора визначається величиною коефіцієнта інжекції (співвідношення масових витрат інжектуючого і робочого потоків) і ккд (відносної кількості енергії, отриманої інжектуючим потоком для збільшення його тиску і швидкості, до кількості енергії, витраченої робочим потоком при його розширенні до стану змішаного потоку). Коефіцієнт інжекції залежить від тиску, температури і швидкості робочого потоку, фізичних властивостей змішування потоків. ККД інжекції, як правило, не перевищує 30 - 35%, однак використання інжекторів у багатьох галузях промисловості дозволяє отримати більш прості і надійні технічні рішення в порівнянні з використанням механичних нагнітачів (насосів, газодувок, вентиляторів та ін.) У гірничій промисловості інжектор застосовують як струменеві насоси для пневмо-і гідротранспорту (Гідроелеватори) різних сипучих матеріалів, для підйому і перекачування води з колодязів і свердловин, для створення безперервного вентиляційного потоку, для посилення тяги в димоходах, для перекачування парогазових сумішей хімічно агресивних кородуючих речовин, в абсорбційних і екстракційних апаратах для створення контакту різних фаз та ін.
| |
