喷射式抽真空系统气体动力学设计与热力学优化分析

摘要

喷射式真空泵结构简单，无运动部件，安装简单，维修保养费用低，不消耗电能，这些特点使得喷射式抽真空系统广泛应用于化工、石油、冶金、制冷、食品工业等工程行业。本文从喷射式抽真空系统中核心装置喷射器的结构设计计算，及其特性曲线的计算方法着手，整理出喷射器结构设计与性能计算程序，以及蒸汽喷射器抽真空系统抽吸时间计算方法。接着，对喷射式抽真空系统工作性能做出评价，并对喷射式抽真空系统进行了(炯)分析。
　　本文模拟出喷射式抽真空系统把一个密闭室的压力从P0抽吸至P，工作蒸汽参数、出口流体参数对抽吸时间的影响规律。在密闭室压力达到某一值之前，工作蒸汽压力与出口流体压力的变化对抽气时间几乎没有影响，而在该压力值之后，抽真空系统性能明显降低，密闭室压力下降非常缓慢。选用工作蒸汽压力0.78MPa，出口流体压力保持在0.095MPa，可以使本文模拟尺寸的喷射式抽真空系统获得最好的抽吸效果。对于固定结构的单级喷射器抽真空系统，系统极限真空度随着动力蒸汽压力升高而提高，而随着出口流体压力升高而降低;对于单级喷射器抽真空系统，随着动力蒸汽压力升高抽真空系统单位抽气量越大，系统抽吸能力越强，同时，得出系统稳定运行时出口流体压力越大单位蒸汽耗量越多，系统节能效果越差。系统稳定运行时抽吸流体压力越大单位蒸汽耗量越少，系统节能效果越好。在研究工作蒸汽压力、抽吸流体压力对抽真空系统中喷射器(炯)损的影响时，发现混合室(炯)损是喷射器(炯)损的主要来源。随着工作流体压力从0.28MPa增加到1.08MPa，混合室(炯)损占喷射器(炯)损比重由52.3％上升到74.7％，而随着抽吸气体压力从0.02MPa变化到0.07MPa，混合室(炯)损占喷射器(炯)损比重由73.7％下降到57.5％。随着喷射器混合室直径增大混合室(炯)损增加，在不同的真空段混合室直径的变化对混合室(炯)损影响有较大的差别。根据唯象等熵理想喷射器模型计算出了相应工况下的理想喷射系数，定量说明了本文设计喷射器满足喷射器效率η大于实际喷射系数与理想喷射系数之比u/u'。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 喷射式抽真空系统工程应用

1．1．1 喷射式抽真空装置在多效蒸发领域中的应用

1．1．2 喷射式抽真空在凝汽系统中的应用

1．1．3 喷射式抽真空在常减压系统中的应用

1．1．4 喷射式抽真空在给水除氧领域中的应用

1．2 国内外研究进展

1．2．1 喷射器研究进展

1．2．2 喷射式抽真空研究进展

1．3 本文主要研究内容

2 喷射器抽真空系统设计理论

2．1 喷射式抽真空系统的真空泵

2．1．1 液体喷射式真空泵

2．1．2 气体喷射式真空泵

2．2 喷射式抽真空系统设计理论

2．2．1 蒸汽喷射器设计计算气体动力学模型

2．2．2 蒸汽喷射器特性计算气体动力学模型

2．2．3 喷射式抽真空系统设计方法

2．3 本章小结

3 喷射式抽真空系统的工作特性

3．1 稳态抽真空系统的工作特性研究

3．1．1 工作蒸汽参数对真空度、单位抽气量的影响

3．1．2 抽吸流体参数对单位抽气量、蒸汽耗量的影响

3．1．3 排气参数对真空度、单位蒸汽耗量的影响

3．2 非稳态抽真空系统的工作特性研究

3．2．1 工作蒸汽参数对抽气时间的影响

3．2．2 排气参数对抽气时间的影响

3．3 本章小结

4 喷射式抽真空系统的热力学特征研究

4．1 喷射器的非平衡热力学模型

4．1．1 喷射器的非平衡热力学过程

4．1．2 基于唯象等熵假设的理想喷射器模型

4．2 喷射器能量分析模型的建立

4．3 喷射器(火用)分析模型

4．4 抽真空系统中喷射器娴损的影响因素

4．4．1 工作流体压力对喷射器炯损的影响

4．4．2 抽吸流体压力对喷射器烟损的影响

4．4．3 喷射器混合室尺寸变化对抽真空系统炯损的影响

4．5 抽真空系统中喷射器优化问题研究

4．5．1 实际喷射器各部分等熵效率

4．5．2 抽真空系统中喷射器效率

4．5．3 基于唯象等熵理论的理想喷射系数

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况