Эжектор для чего нужен

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Лупов Никита Сергеевич

Работа посвящена описанию принципа работы эжектора классической схемы. Приводится обоснование энергообмена между газовыми потоками в эжекторе за счет сил вязкости . Показана нецелесообразность описания принципа работы эжектора с точки зрения идеальной жидкости.

Operating principle of ejector

This paper describes the principle of operation of the ejector classical scheme. The rationale of energy exchange between the gas flows in the ejector due to viscous forces is presented. It illustrates the inadvisability of describing the operating principle ejector from the standpoint ideal liquid.

Текст научной работы на тему «Принцип работы эжектора»

Омский государственный технический университет

ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЖЕКТОРА_

Работа посвящена описанию принципа работы эжектора классической схемы. Приводится обоснование энергообмена между газовыми потоками в эжекторе за счет сил вязкости. Показана нецелесообразность описания принципа работы эжектора с точки зрения идеальной жидкости.

Ключевые слова: эжектор, газовые потоки, энергообмен, силы вязкости.

Современное состояние вопроса расчетов струйных аппаратов, а в частности эжекторов, обходится без математического описания процесса энергетического обмена между газовыми потоками, основанного на силах вязкости. Это приводит к большим затратам на проведение экспериментов при определении оптимальных геометрических параметров эжектора (рис. 1).

На основании вышеизложенного основной задачей данной работы является приведение обоснования энергообмена между газовыми потоками в эжекторе за счет сил вязкости.

Объектом исследования эжектор стал благодаря одновременно и узкой, и широкой области применения, так как решает задачи локального характера, но применяется во многих отраслях, таких как энергетическая, авиационная и химическая промышленности, сельское хозяйство и так далее. По существу, эжектором можно назвать любое устройство, принцип работы которого заключается в том, что полное давление одного (эжектируемого) потока увеличивается за счёт смешения его с другим (эжектирующим) потоком, имеющим более высокое полное давление.

На рассмотрение возьмем эжектор классической схемы, так как он характеризуется наличием большого количества экспериментальных данных, возможностью легкого регулирования параметров, путем изменения положения эжектирующего сопла относительно входа камеры смешения или изменения давления эжектирующего воздуха. Выбранный эжектор прост по конструкции, надежен в работе, не требует высококвалифицированного обслуживающего персонала, имеет малый срок окупаемости, монтируется на открытой площадке, работает в широком диапазоне изменения параметров газа, легко переходит с одного режима работы на другой. Кроме того, газовый эжектор может компримировать газообразные среды в широком диапазоне изменения температуры и состава, в том числе взрывоопасные, серо-водородсодержащие, с твердыми и жидкими частицами. Основными параметрами эжектора, являющимися показателями эффективности работы, являются коэффициент эжекции, степень сжатия и отношение полных давлений. Основная трудность теоретического определения характеристик эжектора состоит в сложности описания самого процесса турбулентного смешения струй, их взаимодействие в пространстве, ограниченном жёсткими стенками так называемой «камеры смешения».

Читайте: Лучшие способы закрытия стыка плитки и стены

Рассмотрим один из примеров классического описания принципа работы эжектора.

Как правило, в струйных аппаратах происходит сначала преобразование потенциальной энергии

Рис. 1. Принципиальная схема эжектора

и теплоты в кинетическую энергию. В процессе движения через проточную часть струйного аппарата происходит выравнивание скоростей смешиваемых потоков, а затем обратное преобразование кинетической энергии смешанного потока в потенциальную энергию или теплоту.

Обычно давление смешанного потока на выходе из струйного аппарата выше давления инжектируемого потока перед аппаратом, но ниже давления рабочего потока. Хотя иногда в пароводяных инжекторах давление смешанного потока может превышать давление рабочего потока. Потоки рабочей и инжектируемых сред поступают в камеру смешения, где происходит выравнивание скоростей, сопровождающееся, как правило, повышением давления. Из камеры смешения поток поступает в диффузор, где происходит дальнейший рост давления. Давление смешанного потока на выходе из диффузора выше давления инжектируемого потока, поступающего в приемную камеру [1, с. 4].

Расчет, основанный на вышеизложенном описании, струйного эжектора производят в следующей последовательности [1, с. 16].

Определяют критические скорости рабочего и инжектируемого потоков по формуле:

где Р0 — давление потока торможения, Па;

У"0 — удельный объем потока торможения, м3/кг;

р 0 — плотность потока торможения, кг/м3.

Рассчитывают относительную температуру потоков и относительное давление по формулам:

По найденному значению относительного давления определяют газодинамические функции — приведенную скорость потоков 1 и приведенное попе-

Что такое эжектор и зачем он нужен?

Эжектор– это образец оборудования, относящегося к струйному виду, в котором обеспечивается переход кинетической энергии от перемещающейся с большей скоростью среды к меньшей. Такие установки сумели доказать высокую эффективность от применения в различных отраслях. Их активно применяют в химической, энергетической, нефтегазовой и других сферах.

Широкое распространение можно объяснить, в первую очередь, ценовой доступностью и высокими показателями производительности. Изделия достаточно лаконичны, если детально рассматривать конструкцию. Они надежны в использовании, обладают и другими преимуществами, которые важны пользователям. О них следует рассказать более подробно.

Главные преимущества оборудования

Среди плюсов, имеющих наибольшее значение, следует упомянуть:

Отсутствие движущихся частей в конструкции, что обеспечивает надежность и длительность эксплуатации;
Относительно небольшие размеры и вес;
Простота обслуживания;
Легкость проведения монтажных работ, с которыми можно справиться, потратив всего несколько часов;
Короткий срок окупаемости, если принять во внимание первоначальную цену, которая доступна для большинства покупателей.

Помимо преимуществ, следует обсудить те сферы, в которых эжектор может применяться, а также направления использования, встречающиеся наиболее часто.

Для чего нужен эжектор?

Оборудование активно применяется в системах пневматического транспорта. Насосные эжекторы нужны для перекачивания и разгрузки материалов, представленных в сыпучем виде. Поэтому они включаются в состав пневматических установок.

Читайте: Как называется штанга для штор в ванной комнате

Эжектор также используют в системах пневматического транспорта, работающего с различными смесями:

Пылевоздушными;
Газовоздушными;
Паровождушными.

Оборудование находит применение в разных промышленных отраслях. Речь идет о следующих сферах деятельности:

утилизация технических видов газов. Этот процесс протекает как на газо-, так и на нефтеперерабатывающих предприятиях, что объясняет приобретение приспособлений в данной сфере;
утилизация попутного нефтяного газа;
повышение интенсивности процессов от газодобывающей деятельности, если речь идет о скважинах с низким напором. Нужный эффект достигается посредством энергии скважин, характеризующихся высоким напором и входящих в состав того же комплекса;
понижение уровня мощности газокомпрессорного оборудования;
сжатие газов, характеризующихся низким уровнем напора. Этот процесс называется компримированием;
обогащение кислородом сточных вод;
формирование вакуумной среды;
очищение газов, которые находятся в процессе отведения;
перекачка растворов, а также загрязненных жидкостей. Допускается применение даже в том случае, если речь идет о работе с жидкими средами, в которых есть агрессивные примеси;
смешение различных жидких сред, чьи физические показатели (в том числе, плотность и температура) могут отличаться.

Изделия активно применяются при откачивании газовых смесей из магистральных систем. Это может потребоваться при торможении процесса эксплуатации, например, в профилактических целях.

Как работает эжектор?

Если вы планируете воспользоваться оборудованием, нужно понять принцип работы эжектора и узнать о его особенностях. Для его изготовления используются стали (либо нержавеющие, либо углеродистые). Выбор нержавеющей стали объясняется его уникальными физическими свойствами. Он характеризуется высокой устойчивостью к воздействию среды. Углеродистая сталь имеет меньших срок службы в эжекторах для пневмотранспорта сыпучих материалов, т.к. они как правило имеют абразивность.

Если детально рассматривать эжектор, принцип его работы зависит от выбранной модели. Например, если речь идет о газовом устройстве, то его принцип действия базируется на следующем: сжатие газовой среды, которая первоначально остается под низким давлением, происходит посредством высоконапорных видов газов. Такие газы активно применяются в газовой промышленности.

Процесс происходит в камере смешения. Из нее поток перекачиваемого вещества переходит в диффузор. Там среда тормозится, что сопровождается увеличением давления.

Функционирование эжекторов основывается на базовых законах физики. Главным образом, речь идет о принципе Бернулли. Его суть заключается в следующем: если скорость перемещения потока среды становится больше, тогда вокруг него образуется область, для которой свойственно низкое давление. Это обеспечивает появление так называемого эффекта разрежения.

Конструктивные особенности оборудования

Правильная работа эжектора обеспечивается за счет совокупности элементов. В состав конструкции включаются следующие элементы:

Корпус;
Сопло эжектирующей среды;
Сопло эжектируемой среды;
Смесительный резервуар;
Диффузор.

Перечисленные элементы взаимодействуют между собой, а при необходимости можно проводить замену отдельных модулей. На это уходит минимум времени.

Эжекторные системы

Одним из важных направлений совершенствования технологических схем обработки и переработки природного газа является разработка и внедрение энергосберегающих технологий, позволяющих наиболее полно использовать энергетические резервы газовой и нефтяной промышленности. К таким резервам относятся:

тепловая энергия низконапорных попутных газов, образующихся при подготовке конденсата и нефти к транспортировке, и сжигаемых в настоящее время на промысловых факелах,
энергия природных газов высокого давления, безвозвратно теряемая в дросселирующих устройствах, используемых для снижения избыточного давления газа.

Читайте: Как измеряется расход воды по счетчику: единицы и показатели

Применение газовых эжекторов (струйных компрессоров) в системах промысловой обработки и переработки природного газа является наиболее эффективным методом использования этих энергетических ресурсов. При этом избыточное давление газов высокого давления расходуется в эжекторах на компримирование низконапорных газов и подачу их в систему промыслового сбора и обработки газов.

Сущность процесса эжектирования газа низкого давления состоит в том, что поток высоконапорного газа, выходящий под давлением и с высокой скоростью через сверхзвуковое сопло, создаёт область низкого давления в камере смешения эжектора. За счёт того, что давление в этой области меньше, чем давление низконапорного газа, газ устремляется в камеру смешения эжектора.

Количество всасываемого низконапорного газа зависит от степени разряжения в камере смешения. В камере смешения эжектора происходит объединение двух потоков, высоконапорного и низконапорного, и формирование смешанного потока. Из камеры смешения поток попадает в диффузор, где происходит его торможение и рост статического давления газа. Давление смешанного потока на выходе эжектора превышает давление низконапорного газа.

Повышение давления эжектируемого газа при этом происходит без непосредственной затраты механической энергии. Благодаря этому использование эжекторов в нефтяной и газовой промышленности позволяет получать более простые и надежные технические решения по сравнению с применением механических нагнетателей (компрессоров, газодувок, вентиляторов и др.) В ООО «АЭРОГАЗ» были созданы уникальные по своим характеристикам эжекторы для устойчивого компримирования газов разгазирования, для продления эксплуатации выработанных газовых скважин и др.

Типы эжекторов: одноступенчатые, многоступенчатые, многоструйные и специальной конструкции.

Данные эжекторные системы легко интегрируются в типовые манифольды входных скважин.

Преимущества эжекторов:

экологическая безопасность (отсутствие выбросов);
отсутствие необходимости в обслуживании;
надёжность, подтверждённая испытаниями;
простота установки и контроля;
управление с помощью стандартных методов;
низкая стоимость и вес;
прочность конструкции;
отсутствие движущихся частей;
быстрая окупаемость и получение значительной выгоды по сравнению с механическими насосами/ компрессорами;
безопасность в обращении;
легкость модификации в соответствии с изменяющимися условиями эксплуатации скважины;
возможность установки в труднодоступных местах;
отсутствие повреждений при появлении твердой фазы или двухфазной среды;
надводная, подводная, плавучая (FPSO) или наземная установка;
возможность проведения эксплуатационных испытаний перед отгрузкой.

Специальное оборудование:

системы предотвращения отложений гидратов и парафинов на газодинамических элементах эжекторов;
системы регулирования рабочих параметров эжекторов.

ООО «АЭРОГАЗ» разрабатывает уникальные конструкции газовых эжекторов под индивидуальные параметры заказчиков, эффективность которых превышает традиционные минимум на 30% за счет использования газодинамического моделирования потока и специальных регулируемых конструкций, которые позволяют сделать режим эжектирования более оптимальным и повысить эффективность эжектора. По Вашему запросу ООО «АЭРОГАЗ» направит опросный лист для проработки заказа газового эжектора для вашей задачи.

сертифицирована по ISO 9001:2015

Исследования осуществляются при

грантовой поддержке Фонда «Сколково» Политика в области качества

Для чего используется эжектор