可調(diào)式水噴射泵的研制.doc

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1、可調(diào)式水噴射泵的研制石兆玉史登峰趙向龍姜利民摘要：針對(duì)固定式熱水噴射泵的缺點(diǎn)，研制了一種新型的可調(diào)式水噴射泵，經(jīng)過(guò)供熱系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)性能指標(biāo)。由于可調(diào)式水噴射泵的研制成功，論文還進(jìn)一步分析了在供熱系統(tǒng)中采用熱水噴射泵連接方式的優(yōu)越性。關(guān)鍵詞：熱水噴射泵可調(diào)式水噴射泵連接方式一、引言自從德國(guó)學(xué)者G.Zeuner于1860年提出射流理論以來(lái)，水噴射泵的應(yīng)用與研究已得到了廣泛發(fā)展，世界上一些集中供熱比較發(fā)達(dá)的國(guó)家如前蘇聯(lián)，熱用戶與室外供熱管網(wǎng)的連接，采用熱水噴射泵連接方式者占85%[1]，而用混水泵連接的只占9%。在我國(guó)熱水噴射泵的應(yīng)用，五、六十

2、年代較為普遍。雖然噴射泵這種連接方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但在我國(guó)不但沒(méi)有進(jìn)一步推廣應(yīng)用，反而進(jìn)入七十年代以來(lái)，幾乎已經(jīng)淘汰。究其原因，主要是噴射泵的噴嘴直徑固定不變，不能適應(yīng)供熱系統(tǒng)供熱規(guī)模不斷變化的需要。在供熱系統(tǒng)運(yùn)行初期，因水噴射泵的噴嘴直徑（或混合比--進(jìn)入噴射泵的回水流量與一次網(wǎng)的供水流量之比）與供熱規(guī)模比較適應(yīng)，供熱效果一般都比較理想，但隨著供熱系統(tǒng)供熱規(guī)模的不斷擴(kuò)大，要求噴射泵本身的混合比也隨之變化，以滿足噴射泵前的一次網(wǎng)設(shè)計(jì)流量變化的情況下，二次網(wǎng)的流量基本保持不變，但是噴射泵的噴嘴是固定不變的，上述要求無(wú)法實(shí)現(xiàn)，結(jié)果導(dǎo)致供熱效果逐漸

3、變壞，噴射泵以至致到了被淘汰的境地。近幾年來(lái)，隨著供熱規(guī)模的多層次發(fā)展，從技術(shù)上希望有更多類(lèi)型的供熱系統(tǒng)連接方式被應(yīng)用，可調(diào)式水噴射泵就是在這樣的背景下開(kāi)始研制的。二、可調(diào)式水噴射泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可調(diào)式水噴射泵的結(jié)構(gòu)原理如下（圖1）。其工作原理為：按照某一供熱規(guī)模運(yùn)行的噴嘴直徑固定。當(dāng)供熱系統(tǒng)的供熱規(guī)模增加時(shí)，假設(shè)原來(lái)二次網(wǎng)的供熱面積不變，熱力站的數(shù)目將增加。為了保證供熱效果，一次網(wǎng)的供水溫度得提高，此時(shí)調(diào)節(jié)噴針向內(nèi)移動(dòng)，使得噴嘴的流通截面減小，通過(guò)噴嘴的外網(wǎng)供水流量減小，而混合比增大，二次網(wǎng)的流量和供水溫度基本保護(hù)不變，從而保證了二次網(wǎng)的供熱量不變。當(dāng)供熱規(guī)模

4、減小時(shí)，調(diào)節(jié)噴針向相反方向運(yùn)動(dòng)，即可適應(yīng)變化后的供熱要求。圖1可調(diào)式水噴射泵結(jié)構(gòu)原理圖1.引射水入口2.調(diào)節(jié)噴針3.引水室4.被引射水口5.混合室6.擴(kuò)散段97.混合水出口前蘇聯(lián)的可調(diào)式水噴射泵[2]（如圖2），它的外網(wǎng)水流入方向與噴嘴調(diào)節(jié)方向成90度角，而圖1的結(jié)構(gòu)是同一方向，因此阻力較小。此外，圖2中的噴嘴出口與混合室入口間的距離是固定的，而圖1中的是變化的，變化的間距可以提高水噴射泵的效率。圖2帶有可調(diào)節(jié)工作噴嘴出口截面的水噴射泵結(jié)構(gòu)圖1.調(diào)節(jié)裝置2.噴口3.引水泵4.混合室5.擴(kuò)散段三、可調(diào)式水噴射泵的性能水噴射泵的性能方程采用索科洛夫方程[2]：　

5、　　　?。?）上式中：Pg擴(kuò)壓管出口混合水壓力，Pa；Po工作水流體流經(jīng)噴嘴時(shí)的壓力，Pa；Ph被引射消耗引水室時(shí)的壓力，Pa；ΔPg=Pg-Ph水噴射泵所提供的揚(yáng)程，等于克服供暖用戶系統(tǒng)的壓力損失值；ΔPp=Po-Ph工作水流經(jīng)噴嘴時(shí)的壓降，亦即熱網(wǎng)供回水管的資用壓差，Pa；μ混合比，μ=Gh/G0Gh被引射水流體流量，kg/s；G0工作水流體流量，kg/s；Gg擴(kuò)壓管出口混合水流體流量，kg/s；φ1、φ2、φ3、φ4分別為噴嘴出口、混合室、擴(kuò)壓管入口、混合室入口速度系數(shù)；fp噴嘴出口截面積m2;f3圓筒形混合室截面積m2;f2被引射流體在混合室人口截面

6、上所占的面積m2;9vp、vh、vg工作水、被引射水和混合水流體比容，m3/kg筆者據(jù)此設(shè)計(jì)制造了兩臺(tái)可調(diào)式水噴射泵樣機(jī)，其規(guī)格分別為Dg100和Dg80。實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)在赤峰市熱力公司的某一熱力站，一次網(wǎng)所提供的供、回水資用壓差Pp=PO-Ph=0.8MPa，供水溫度t0=60℃，二次網(wǎng)的供熱面積為22000m2;實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖3。圖3可調(diào)式水噴射泵實(shí)驗(yàn)裝置圖1.壓力表2.溫度計(jì)3.截止閥4.除污器5.調(diào)節(jié)閥6.可調(diào)式噴射泵可調(diào)式水噴射泵基本性能實(shí)驗(yàn)的目的是截面比f(wàn)3/fp，壓降比ΔPg/ΔPp和混合比μ三者之間的關(guān)系，其結(jié)果如圖4。為了分析可調(diào)式水噴射泵的性能

7、，先了解固定噴嘴的水噴射泵性能（如圖5）。圖5中下方的兩條線分別表示在固定截面比3.75和5.86下，壓降比與混合比之間的關(guān)系曲線，上方的一條線分別與下方的兩條線相切的點(diǎn)為該截面比所對(duì)應(yīng)的混合比下，水噴射泵在該截面比下的最高效率點(diǎn)。因此，上方的一條線為在任意截面比和混合比下，水噴射泵所能達(dá)到的最高效率點(diǎn)的包絡(luò)線。圖4中曲線是由某一噴嘴出口速度系數(shù)φ1下，某一截面比所對(duì)應(yīng)的混合比下水噴射泵的最高效率點(diǎn)組成，從圖4中可以得出，可調(diào)式水噴射泵在改變噴嘴截面時(shí)是沿著噴嘴出口速度系數(shù)φ1為0.60～0.75間的水噴射泵最高效率點(diǎn)運(yùn)行。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，在噴嘴直徑的調(diào)節(jié)過(guò)程

8、中，混合比可在0.4～1.7之間變化（混合比還可以減