Струйные насосы: устройство и принцип работы.

Содержание

Первое применение струйного насоса датировано ещё XIX веком. В то время такое оборудование использовалось в лабораториях для откачивания воды и воздуха из колб. Потом струйные насосы применялись в горнодобывающей промышленности для откачивания воды из шахт.

Современные модификации струйных насосов делятся на три категории

Эжектор — применяется для перекачивания жидкости. Механизм работы заключается в отсасывании жидких веществ.

Инжектор — работает по принципу нагнетания жидких веществ. Рабочее вещество – пар.

Элеватор — используется для понижения температуры теплоносителя за счет смешивания с рабочей жидкостью.

Принцип работы струйного насоса

Принцип работы струйного насоса основан на перемещении среды различного агрегатного состояния по трубопроводу с вмонтированным в него соплом. Такое сопло изготавливается суженным. Благодаря сужению скорость жидкости при движении увеличивается.

Схема работы струйного насоса выглядит следующим образом.

Поток жидкости проходит через сопло 1. Сечение сопла по длине уменьшается, поэтому постепенно увеличивается скорость потока. Кинетическая энергия потока при этом возрастает, достигая наивысшего значения на выходе его из сопла в камеру 2.

Повышение кинетической энергии обуславливает понижение давления в камере 2. Под влиянием разности атмосферного давления и давления в камере 2 жидкость поднимается от уровня 3 в камеру 2, где она захватывается струёй рабочей жидкости, вытекающей с большой скоростью из сопла 1.

Смесь рабочей и перемещаемой жидкостей поступает в расширяющийся патрубок 4 и далее по трубопроводу в бак на высоту Нг.

Объективно, струйный насос сложно отнести к нагнетательным устройствам в классическом понимании, так как он не обеспечивает избыточный напор на стороне нагнетания потока. Цилиндрический насадок как струйный насос в практике не используется, что объясняется большими потерями энергии в нем. Конструктивная схема струйного компрессора, применяемого в промышленности выглядит следующим образом

Рабочая жидкость вытекает с высокой скоростью через сопло 1 в приемную камеру 2. Струя рабочей жидкости в приемной камере соприкасается с перемещаемой жидкостью, поступающей по трубе 3. Благодаря трению и импульсному обмену на поверхности струи в приемной камере происходит захватывание и перемещение жидкости, поступающей по трубе 3 в камеру смешения 4 и далее в конический диффузор 5.

В камере смешения происходит обмен импульсами между рабочей и перемещаемой жидкостями. В диффузоре протекает процесс превращения кинетической энергии в потенциальную. Из диффузора жидкость поступает в напорный трубопровод.

В промышленности распространены два типа струйных аппаратов: водоструйные и пароструйные компрессоры. В водоструйных насосах рабочей жидкостью является вода, а в пароструйных – пар. Способ работы водоструйных насосов и пароструйных компрессоров по существу одинаков; в рабочем процессе их имеется различие вследствие разницы в свойствах рабочих жидкостей.

Основными параметрами струйного насоса являются расход рабочей жидкости Gр, расход перемещаемой насосом жидкости Gн (подача насоса), давление рабочей жидкости Рр, давление перемещаемой жидкости Рн перед насосом и давление смешанной жидкости за насосом Рс.

Коэффициент полезного действия струйных насосов низок, но простота конструкции их и отсутствие движущихся частей привели к их широкому применению.

Очень часто принципиальные схемы включения струйных насосов компонуются в последовательное соединение нескольких агрегатов. В таком случае насосы конструируются с разными диаметрами сопла, что позволяет регулировать характеристику нагнетаемого потока в рабочем диапазоне включенных последовательно агрегатов.

Устройство струйного насоса

Конструкция струйного насоса не включает в себя движущихся частей. В зависимости от назначения в его состав входит:

Разнообразные модели агрегатов данного типа в зависимости от области своего применения оборудуются разными по характеристикам суживающимися насадками – соплами. Выбор сопла в каждом конкретном случае зависит от вида перекачиваемой среды и ее гидравлических особенностей.

Преимущества и недостатки струйных насосов

К основным достоинствам струйных насосов относятся:
  высокая надежность и возможность продолжительной эксплуатации без ремонта;
  отсутствует необходимость осуществлять регулярное техническое обслуживание;
  низкая чувствительность к химически агрессивным потокам;
  простота конструкции и простота монтажа;
  обширная область использования (в быту и промышленности).

Конечно, большинство перечисленных преимуществ данного типа насосов перед другими исходит из тог, что в них отсутствуют движущиеся составные элементы. Струйные насосы выделяются относительно небольшими габаритными размерами и массой. Они малотребовательны к расходам на эксплуатацию, что является очень весомым фактором их применения.

Основными недостатками этого типа агрегатов являются:
  очень низкий коэффициент полезного действия насоса – не более 30%;
  необходимость подавать большие объемы жидкости на сопло.

С помощью струйных устройств сжимают газообразные вещества, создают давление ниже атмосферного — вакуум, перекачивают жидкие среды, транспортируют твердые сыпучие вещества, смешивают различного рода газы и жидкости.

Видеоматериалы

Достаточно широкого применения струйные насосные устройства нашли в пожарной технике, в качестве смесителей, для получения пены для тушения пожаров.

В энергетических паротурбинных установках струйные аппараты являются неотъемлемой частью конструкции для удаления пара из уплотнений вала турбоагрегата.

В химической индустрии данные насосы служат для перекачки кислотных и щелочных растворов.

В бытовом обиходе струйный насос часто используется в водяных скважинах, а также для перекачивания канализационных стоков с песком и илом.

Освоение струйным насосом

ОСВОЕНИЕ СТРУЙНЫМ НАСОСОМ

Устройство эжекторного исследования скважин УЭГИС-3 предназначено для вызова притока из пласта с целью исследований скважин и воздействия на прискважинную зону пластов, в частности, для месторождений с аномально- низкими пластовыми давлениями и высокой (до одного Дарси) проницаемостью коллекторов.

Типовые условия применения метода:

Струйный насос с вымываемой вставкой предназначен для освоения и интенсификации притока, продолжительной добычи нефти в осложненных скважинных условиях — пескопроявлением, высоким газовым фактором, обводненностью, температурой, с ухудшенными фильтрационными свойствами коллектора, в скважинах наклонно-направленных и искривленных.

 МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

Технологический процесс УЭГИС-3 состоит в том, что в скважину на НКТ производится спуск следующей компоновки снизу вверх: воронка, хвостовик с автономным манометром, пакер, НКТ 1 трубка, струйный насос, устройство затрубного давления с автономным манометром, НКТ до устья. Насосным агрегатом на поверхности в затрубное пространство (при открытых трубах) закачивают рабочую жидкость (как правило, техническую воду). Рабочая жидкость поступает в сопло. При прохождении рабочей жидкости через сопло на его срезе во всасывающей камере создаётся разрежение, передающееся через всасывающий канал и расположенный в нем обратный клапан в проходной канал, а оттуда – в подпакерное пространство, обеспечивая депрессию на пласт. Под действием созданной депрессии пластовый флюид поступает из пласта через трубы хвостовика и обратный клапан во всасывающую камеру. Во всасывающей камере пластовый флюид захватывается струей рабочей жидкости и через смеситель подаётся в затрубное пространство, а оттуда на поверхность. Величина создаваемого струйным насосом забойного давления определяется скоростью истечения рабочей жидкости через сопло, зависящей от производительности насосного агрегата.

Во время запуска струйных насосов в работу контролируют забойные параметры (давление и температуру) и при достижении требуемых значений проводят исследования. При остановке насосных агрегатов обратный клапан закрывается и в объеме под устройством (подпакерном пространстве) сохраняется созданное струйным насосом пониженное давление. Под действием энергии пласта в этом объеме происходит процесс восстановления пластового давления, который можно регистрировать скважинным или автономным прибором, например КВД.

Таким образом, УЭГИС-3 позволяет провести весь комплекс геофизических и гидродинамических исследований одним спуском скважинного прибора с герметизирующим узлом.

Струйный насос — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Струйный насос — устройство для нагнетания (инжектор) или отсасывания (эжектор) жидких или газообразных веществ, транспортирования гидросмесей (гидроэлеватор), действие которого основано на увлечении нагнетаемого (откачиваемого) вещества струёй жидкости, пара или газа (соответственно различают жидкоструйные, пароструйные и газоструйные насосы).

Струйные насосы делятся на:

Водоструйный вакуумный насос[править | править код]

Применяется в лабораториях для получения небольшого вакуума с помощью воды из водопровода^[1].

Гидроэлеватор[править | править код]

Принцип действия водоструйного насоса или гидроэлеватора основан на передаче кинетической энергии рабочей жидкостью перекачиваемой жидкости. Рабочая жидкость обладает большим запасом кинетической энергии по сравнению с запасом энергии перекачиваемой жидкости. Достоинство гидроэлеваторов — простота устройства, небольшие габариты, надёжность работы; недостатки — низкий КПД и затраты большого количества вспомогательной воды под давлением.

Гидроэлеватор применяется, если необходимо поднять воду из колодца или скважины с глубины более, чем 8 м, но нет возможности применить погружной насос. В этом случае насос, установленный на поверхности, направляет часть выкачиваемой воды в водоструйный насос, расположенный в глубине скважины. На поверхность поднимается большее количество воды, чем было использовано. Таким образом, вода играет роль промежуточного энергоносителя и рабочего агента.

Из-за падения КПД с ростом глубины, такой насос не применяется для глубин более 16 м.

Для подачи воды из глубинных скважин нашли применения пневматические подъёмники или эрлифты; они также удобны для подачи кислот и других химических жидкостей и смесей жидкостей с твёрдыми частицами (пульпы). Принцип работы заключается в том, что в водоподъёмную трубу, заключённую в обсадной трубе, через форсунку подается сжатый воздух от компрессора, в трубе при этом образуется смесь воздуха и воды. Образовавшаяся в трубе эмульсия (смесь жидкости и пузырьков) будет подниматься благодаря разности удельных масс эмульсии и жидкости.

принцип работы и технические показатели

Наверняка, каждый из нас хоть раз в жизни пользовался самым простым пульверизатором для распределения жидкости. Будь то флакон дорогих духов или нужная в хозяйстве вещь, в виде жидкости для мытья стёкол — в любом случае для подачи жидкой субстанции использовался механизм под названием «струйный насос». Одно нажатие на рычаг, и вожделенная жидкость уже у цели. Часто такое устройство используется и для добычи воды из скважин или колодцев.

Этот тип подающего (нагнетающего жидкость) оборудования еще называют эжектором, работающим по принципу нагнетания жидкости. В ассортименте вододобывающих и подающих насосов этот тип оборудования является динамическим, поскольку абсолютно не имеет в своей конструкции трущихся элементов. Для своей бесперебойной работы насос такого типа использует только ту энергию, которую создают его рабочие органы.

Важно: любой струйный насос — это самый простой тип водоподающего оборудования, поскольку не имеет трущихся частей, которые могут изнашиваться в результате трения. Единственное, что может усложнить конструкцию такого устройства — необходимость установки вентиля или специального устройства, которое будет ускорять поток жидкость снизу вверх.

Как работает струйный насос?

Принцип работы такого агрегата для подачи воды достаточно прост и заключается в следующем:

• Обмен и передача создаваемой внутри помпы кинетической энергии. А создают эту самую кинетику перекачиваемые вещества (пар, газ или жидкость). Но рассмотрим подробнее процесс перекачивания жидкости и принцип работы струйного механизма.

Итак, установленный на скважину насос при включении начинает свою работу. В этот момент вода закачивается в корпус насоса через специальную трубку, которая оборудована узким соплом. В результате смешения разниц давления в самой камере и в жидкости, которая поступает в резервуар помпы, происходит создание вакуума. Вода снова и снова втягивается в водоприёмник, меняя давление в камере на большее. В свою очередь при повышении давления вода, уже поступившая в камеру агрегата для скважины, выбрасывается наружу в выходной патрубок. Таким образом, струйные насосы подают воду из источника по принципу нагнетания.

Рекомендуем к прочтению:

Важно: механизмы подобного типа, которые используются для перекачивания воды, в кругах профессионалов называют водоструйными насосами.

Виды струйных помп

В ассортименте представленного на рынке струйного оборудования различают несколько видов механизмов, которые классифицируются по типу транспортируемого и перерабатываемого вещества. Вот основные из них:

• Эжекторы — струйные насосы, предназначенные для перекачивания только жидких сред. Принцип работы таких механизмов заключается в нагнетании воды снизу вверх при взаимодействии рабочего вещества в виде воды.
• Инжекторы. Здесь рабочее вещество, которое создаёт кинетическую энергию — это пар, а перерабатываемая субстанция — жидкость.
• Элеватор — здесь отмечается разность температур рабочей и перекачиваемой жидкостей.

Сфера применения струйного агрегата

Хоть КПД насосов данного типа и не высок, все же в некоторых случаях такие механизмы используются достаточно широко и часто благодаря именно принципу своей работы. Основное применение агрегатов такого типа отмечается в таких отраслях:

• Пищевая промышленность;
• Системы пожаротушения или канализации;
• Системы кондиционирования и вентиляции;
• Теплогазоснабжающие коммуникации;
• В сочетании с лопастными (центробежными) насосами с целью повышения общего КПД;
• В качестве вспомогательного оборудования для забора воздуха из рабочей камеры центробежного насоса и его водоприёмной трубы.

Преимущества агрегатов

Простые в конструкции и по принципу работы струйные насосы отличаются рядом преимуществ, таких как:

• Скромные габариты и вес устройства;
• Простота монтажа и обслуживания;
• Минимальный процент поломок в ходе эксплуатации оборудования;
• Приемлемая (даже скорее низкая) стоимость механизма;
• Кроме того, струйные насосы отличаются повышенной надежностью в работе.

Но есть у этих маленьких трудяг и недостатки. Их всего два, но они могут сыграть решающую роль при выборе насосного оборудования для частной скважины. Итак, это:

Рекомендуем к прочтению:

• Чрезвычайно низкий КПД, который составляет всего 20-25%;
• Необходимость подачи рабочего вещества под большим давлением в сопло.

Технические показатели помп струйного типа

Все струйные насосы чаще всего имеют невысокие производственные характеристики. Особенно это касается бытовых агрегатов. Так, устройства для домашнего применения способны перекачивать воду из скважины в объеме всего 15-17 л/сек. При этом более сложный профессиональный механизм подаёт от 30 до 50 литров воды в секунду. Но такой показатель формирует и более высокую цену на механизм.

Высота подъема воды для самого простого струйного насоса не превышает отметку 15 метров. Иногда есть вероятность подъема жидкости с глубины 20 метров, но в этом случае производительность и КПД будут снижены еще больше. Если же вопрос идёт о более сложном и мощном оборудовании, то здесь струйный агрегат способен поднимать воду с глубины 50 метров.

Важно: именно поэтому использование струйных помп нашло применение в случае эксплуатации скважин на песок или известняк для бытовых и хозяйственных нужд.

Популярные производители струйных насосов

Несмотря на свои скромные технические характеристики, струйные насосы все де нашли своего покупателя на мировом рынке. А сформировали приятное впечатление о продукции подобного типа такие европейские производители:

• Euroagua. Агрегаты этой компании отличаются достаточно высокой производительностью при своих скромных габаритах. Устройства предназначены для скважин, диаметр которых не менее 76 дюймов. При этом помпу можно погружать на глубину до 50 метров, а температура перекачиваемой жидкости может составлять до +40 градусов. Производительность такого агрегата составляет 3000 л/час.
• Насосы «Грундфос». Продукция этой компании давно завоевала сердца покупателей России. Струйные агрегаты не стали исключением. Мощность и производительность насосов позволяют использовать их для подъема воды с глубины до 50 метров. При этом устройство оснащено защитой от перегрева.

Важно: если вы желаете купить надёжный струйный насос для своей скважины, то доверьте выбор профессионалу в точке продаж, который учтёт все характеристики именно вашего источника и подберет для вас оптимальную модель оборудования.

принцип работы, разновидности и область применения

Мало кто задумывался, что при нажатии на головку пульверизатора или флакончика с духами через маленькое отверстие вылетает струйка жидкости, это и есть работа одного из разновидностей гидравлического насоса – струйного. Первые такие устройства были изобретены в глубокой древности и служили для тушения пожаров. Изобрел их древнегреческой ученый Ктесибий.

Принцип работы и разновидности

Простейшие деревянные насосы с проходным поршнем для поднятия воды из колодцев применялись еще и раньше. А после изобретения паровой машины и увеличения роста потребностей насосные установки стали вытеснять водоподъемные машины. Вместе с поршневыми стали изобретать и вращательные системы, а также разные устройства для подачи жидкости под напором.

Струйные устройства являются самыми простыми по принципу действия среди разной напорной техники.

Они являются динамическим, но в них нет подвижных деталей и частей, поэтому они редко ломаются и долго изнашиваются. Струйные системы достаточно просты и мало требуют технического обслуживания. До изобретения электрической энергии они были очень широко распространены в различных машинах и механизмах.

Насосы бывают двух видов: водоструйные и эрлифты. Водоструйный агрегат является вакуумным. Его используют для разряжения струй воды. Эрлифты используют если необходимо поднять жидкость с глубины скважины или колодца.

Струйные конструкции бывают разных типов:

• Инжектор – устройство для нагнетания или отсасывания жидких или газообразных веществ;
• Элеватор – работает, как смеситель и циркуляционный насос;
• Эжектор – струйный дозатор.

Особенности струйных насосов в том, что у них очень широкая сфера применения, они достаточно надежны. Кроме того, отсутствует необходимость обслуживания. Им присуща простая конструкция. Например, установленный на скважину насос при включении накачивает воду через специальную узкую трубку в свой корпус. В результате из-за разницы давления в самом корпусе и жидкости, которая поступает в него, создается эффект вакуума. Затем вода снова вытягивается в резервуар корпуса, меняя давление на большее, и в результате повышения давления выбрасывается наружу. То есть подача происходит по принципу нагнетания.

Главный параметр струйного оборудования – это коэффициент подсоса, то есть соотношение объема жидкости, которая закачивается внутрь. У таких агрегатов очень простая конструкция, небольшие габариты, невысокая стоимость.

Область применения насосов

У струйных устройств очень широкая область применения:

1. Для перекачивания жидкости, газа и пара.
2. Использование в пожаротушении.
3. Практически вся пожарная техника и техника МЧС сделана на их основе.
4. Для перекачки нефти.
5. После бурения скважины для вывода воды на поверхность.
6. При аварийном отключении воды на промышленных объектах.

А также в канализации, вентиляции и кондиционирования воздуха. Примером может служить карбюратор бензинового двигателя автомобиля.

Такие насосы применяются для получения вакуума с помощью воды из водопровода. Они подразделяются по назначению на следующие виды:

• Сверхвысоковакуумные первого класса;
• Высоковакуумные с повышенным функционалом;
• Средневакуумные – для работы в обычных условиях;
• Низковакуумные.

Каждая из этих разновидностей имеет свою целевую сферу применения. Делятся они и по принципу действия, бывают механические и физико-химические. Широко применяются в лабораториях для откачки воздуха, газов, пара и для фильтрации под вакуумом.

Такие агрегаты имеют множество различных конструкций. Самые простые изготавливают из стекла и прикрепляются к водопроводному крану. Принципом действия их является периодическая откачка за счет изменения объемов камеры.

Какие бывают водоструйные установки

Оборудование разработано во множестве конфигураций и модификаций. Водоструйные насосы изготавливают из различных материалов:

• Стекло;
• Металл;
• Пластик.

Пластиковые и металлические вакуумные системы не только надежнее и прочнее, но и долговечнее. Они оснащаются разнообразным дополнительным оборудованием: накидная гайка с надежной прокладкой для качественного соединения с главным водопроводным краном, вентиль, предназначенный для отключения, единый предохранительный клапан, манометр.

Стеклянные насосы обладают таким преимуществом, как нейтральная реакция к химическим веществам, поэтому они являются незаменимыми при работе с агрессивными газами.

Преимущества водоструйных агрегатов – это их простота использования, а также возможность откачивать воду с песком. Они малочувствительны к ее качеству. Вакуумный насос имеет один серьезный недостаток – большие затраты воды при низком коэффициенте полезного действия.

Гидроэлеватор входит в комплект каждого пожарного автомобиля. Его используют для забора воды из водоисточников. Особенно из таких, к которым затруднен подъезд автомобиля, или заболоченных берегов рек и озер. Пожарный гидроэлеватор представляет собой насос эжекторного типа. В таких устройствах вода поступает по рукаву, присоединенному к головке в колено, а далее — в сопло.

Артезианские насосные системы бывают:

• Глубинные, их подвешивают к скважине;
• Электропогружные, которые соединяются с электродвигателем и устанавливаются в скважину ниже уровня воды.

Струйные насосы практически не используют в традиционных системах водоснабжения и полива. Они нашли свое применение в условиях повышенных нагрузок. Очень хорошо справляются с обслуживанием химикатов и загрязненных сред, сохраняя при этом изначально рабочие характеристики. У них есть такие преимущества, как простота использования и отсутствие необходимости использовать компрессор.

Все вышеперечисленные устройства используются как промышленные, так и бытовые. Во многих областях деятельности человека такие устройства необходимы и очень важны, они справляются со многими задачами, в которых другая техника бессильна.

Скважинные струйные насосы : Скважинные струйные насосы AJDm(2H)

Технические параметры

Таблица материалов