Струйный насос (ИГ)#

block — Внешний вид блока в REPEAT VISION#

Блок Струйный насос (ИГ) моделирует насос типа «жидкость-жидкость» с дополнительным входом для всасываемой жидкости в изотермической жидкостной сети.

Описание работы насоса

Блок имеет три гидравлических порта:

основной входной порт А;
всасывающий входной порт S;
выходной порт B.

Основной поток жидкости движется в направлении от порта A к порту B, ускоряясь в сужающемся сопле. После сопла в области низкого давления через порт S всасывается дополнительное количество жидкости. Смешение потоков происходит в горловине (камере смешения) постоянного сечения, после чего жидкость попадает в диффузор, на выходе из которого её давление возрастает при расширении потока.

Свойства блока

Свойство Площадь сопла задает самое узкое сечение основного потока (от порта А к порту В) непосредственно перед смешением.
Свойство Отношение площадей сечения сопла и горловины (<1) позволяет вычислить сечение в горловине, где происходит смешение потоков.
Свойство Отношение (вход/выход) для диффузора (<1) позволяет вычислить сечение потока на выходе диффузора, полагая, что на входе оно равно сечению горловины, рассчитанному выше.
Свойства:

позволяют задать потери в основном и вторичном входе насоса, а также в горловине и диффузоре.

Свойство Минимальное давление в сопле позволяет ограничить давление в точке, где оно является минимальным на пути жидкости от входа А к выходу B насоса.

Изменения давления из-за изменения площади

Массовый расход сохраняется в насосе (1) :

(1)#\[M_a+M_b+M_s=0\]

где:

\(M_a\) — массовый расход через порт A, [кг/с];

\(M_b\) — массовый расход через порт B, [кг/с];

\(M_s\) — массовый расход через порт S, [кг/с].

Используя закон сохранения массы и принцип Бернулли, можно выразить изменения площади по сегментам насоса через изменение давления. Изменение давления, связанное с соплом, равно:

(2) :

(2)#\[\Delta p_{a,Nozzle}=\frac{\dot m_A}{4\cdot \rho \cdot A_N^2}\]

или 0, в зависимости от того, что больше.

Здесь:

\(A_N\) — значение параметра площади выходного сечения сопла, [м\(^2\)];

\(\rho\) — плотность жидкости, [кг/м\(^3\)].

Изменение давления из-за площади на всасывающем отверстии равно:

(3) :

(3)#\[\Delta p_{a,Annulus}=\frac{\dot m_S}{4\cdot \rho \cdot (A_T-A_N)^2}\]

или 0, в зависимости от того, что больше.

Здесь \(A_T\) — площадь поперечного сечения горловины (камеры смешения), [м\(^2\)].

Изменение давления при расширении диффузора равно (4) :

(4)#\[\Delta p_{a,Diffuser}=-\frac{\dot m_B^2}{2\cdot \rho \cdot A_T^2}\cdot (1-a^2)\]

где \(a\) — значение параметра отношения площади входа к площади выхода диффузора.

Изменения давления из-за смешивания

В горловине смешиваются движущий и всасывающий потоки. Изменение давления от смешивания равно (5) :

(5)#\[\Delta p_{mixing}=\frac{\frac{\dot m_A^2}{b}+\frac{\dot m_S^2}{1-b}-\dot m_B^2}{\rho \cdot A_T}\]

где b — значение параметра отношения площади выходного сечения сопла к площади горловины, которое определяется между наибольшей и наименьшей площадями поперечного сечения сопла.

Потери давления из-за трения

Поток теряет давление из-за трения в сопле, вторичном всасывающем патрубке, горловине и диффузоре. Блок вычисляет эти потери на основе коэффициента для каждой секции и площади или соотношения площадей между различными секциями насоса. Трение вызывает потерю давления независимо от направления потока. Потеря давления в сопле из-за трения равна (6) :

(6)#\[\Delta p_{f, Nozzle}=K_N \cdot \frac{\dot m_A \cdot |\dot m_A|}{2 \cdot \rho \cdot A^2_N}\]

где \(K_N\) — значение параметра коэффициента потерь сопла первичного потока.

Потеря давления из-за трения во всасывающем потоке через кольцевое пространство равна (7) :

(7)#\[\Delta p_{f, Annulus}=K_S \cdot \frac{\dot m_S \cdot |\dot m_S|}{2 \cdot \rho \cdot (A_T-A_N)^2}\]

где \(K_S\) — значение параметра коэффициента потерь на входе вторичного потока.

Потеря давления в горловине из-за трения равна (8) :

(8)#\[\Delta p_{f, Throat}=K_T \cdot \frac{\dot m_B \cdot |\dot m_B|}{2 \cdot \rho \cdot A_T^2}\]

где \(K_T\) — значение параметра коэффициента потерь в горловине.

Потеря давления в диффузоре из-за трения равна (9) :

(9)#\[\Delta p_{f, Diffuser}=K_D \cdot \frac{\dot m_B \cdot |\dot m_B|}{2 \cdot \rho \cdot A_T^2}\]

где \(K_D\) — значение параметра коэффициента потерь в диффузоре. Поскольку блок определяет потери для областей с наибольшей скоростью в потоке, блок использует площадь горловины, которая равна площади входа в диффузор, в уравнении потерь в диффузоре.

Давление насыщения в сопле

Во избежание кавитации в сопле (выход сопла – точка наименьшего давления в насосе) можно указать минимальное давление в сопле.

Между соплом и диффузором изменение давления равно:

либо (10) :

(10)#\[p_B-p_N=\Delta p_{mixing} + \Delta p_{f, Throat}+ \Delta p_{f, Diffuser}- \Delta p_{a, Diffuser}\]

либо \(P_B-P_{Nmin}\) - в зависимости от того, что меньше.

Общее изменение давления в сопле равно (11) :

(11)#\[p_A-p_N=\Delta p_{a, Nozzle}+ \Delta p_{f, Nozzle}\]

Общее изменение давления в кольцевом пространстве равно (12) :

(12)#\[p_S-p_N=\Delta p_{a, Annulus}+ \Delta p_{f, Annulus}\]

1. Свойства#

Свойство	Значение по умолчанию	Описание	Единицы измерения
Площадь сопла	0.01	-	м\(^2\)
Отношение площадей сечения сопла и горловины (<1)	0.25	-	-
Отношение (вход/выход) для диффузора (<1)	0.25	-	-
Коэффициент потерь в основном входе насоса	0.05	-	-
Коэффициент потерь во вторичном (всасывающем) входе насоса	0.005	-	-
Коэффициент потерь в горловине	0.1	-	-
Коэффициент потерь в диффузоре	0.1	-	-
Минимальное давление в сопле	0.1	-	Па

2. Входы и выходы#

Параметры	Вход/Выход	Описание	Единицы измерения	Тип порта
Вход А (основная линия)	Вход	-	-	Изотермическая гидравлика
Вход S (всасывающая линия)	Вход	-	-	Изотермическая гидравлика
Выход	Выход	-	-	Изотермическая гидравлика

Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков