Пароструйные эжекторы. 
Парогазотурбинные установки: эжекторы конденсационных установок

Устройство и принцип действия пароструйного эжектора

Основные элементы пароструйного эжектора (рис. 2.1): рабочее сопло, приемная камера, камера смешения, диффузор [1], [4|.

Рис. 2.1. Принципиальная схема пароструйного эжектора.

Рабочий пар поступает в сопло 1, выполняемое обычно по типу сопла Лаваля. В сопле пар расширяется до значения давления р_н в приемной камере 2, несколько меньшего, чем давление в конденсаторе р_к, и приобретает большую скорость. Струя рабочего пара, вытекающая из сопла, захватывает паровоздушную смесь, инжектируемую в приемную камеру эжектора из конденсатора, и поступает вместе с ней в суживающуюся часть диффузора или камеру смешения. Последняя состоит из конической части 3 и цилиндрического участка 4. В камере смешения, в том числе и на цилиндрическом участке, происходит выравнивание скоростей по сечению потока, сопровождающееся повышением давления. Дальнейшее сжатие смешанного потока (смеси рабочего пара и инжектируемой среды) — преобразование кинетической энергии потока в потенциальную энергию — до значения давления р_с происходит в расширяющейся части диффузора 5.

Отношение называют степенью повышения давления, или степенью сжатия. Чтобы не затрачивать излишнюю работу на сжатие большого количества пара, которое содержится в смеси, выходящей из диффузора первой ступени, а также чтобы использовать теплоту и сохранить конденсат этого пара, паровоздушная смесь поступает сначала в охладитель. В нем большая часть пара конденсируется, и выходящая из него смесь поступает в приемную камеру второй ступени, а затем — в третью (см. рис. 1.1). Охладитель устанавливается после каждой ступени эжектора. После прохождения охладителя третьей ступени смесь выбрасывается наружу. Теплота конденсации пара передается в охладителях ступеней эжектора основному конденсату, который используется в качестве охлаждающей воды.

Описанная схема работы эжектора является несколько упрощенной, но дает в основном правильное представление о принципе его действия. В действительности как в камере смешения, так и в расширяющейся части диффузора может наблюдаться на некотором участке понижение давления потока с последующим скачкообразным его ростом (скачки уплотнения).

В конструктивном отношении пароструйные эжекторы конденсационных установок различаются между собой исполнением и компоновкой элементов.

Проточная часть каждой ступени эжектора иногда располагается снаружи и соединяется при помощи патрубка с соответствующим охладителем, а в других случаях встраивается внутрь парового пространства охладителя.

Охладитель каждой ступени может иметь отдельный корпус, или охладители всех ступеней конструктивно объединяются в общем корпусе, имеющем соответствующие перегородки как в паровом пространстве, так и в водяных камерах. Охладители выполняются с прямыми (горизонтальными или вертикальными) трубками, развальцованными в двух трубных досках, или с (/-образными трубками и одной трубной доской. По охлаждающей воде (основному конденсату) охладители отдельных ступеней большей частью включаются последовательно, начиная с первой ступени; применяется также схема, при которой охлаждающая вода, пройдя охладитель первой ступени, распределяется затем параллельно между охладителями второй и третьей ступеней.

Отвод конденсата (дренажа) из охладителей производится раздельно или каскадно, т. е. последовательно, начиная с последней ступени и заканчивая охладителем первой ступени, из которого конденсат отводится в конденсатор.

Производительность и давление всасывания эжектора определяются геометрическими размерами проточной части ступеней эжектора и эффективностью охладителей.

Профиль проточной части эжектора характеризуется следующими основными размерами (см. рис. 2.1):

• • диаметром узкого сечения (горла) рабочего сопла (i/_p);
• • расстоянием от выходного сечения сопла до камеры смешения (/_с);
• • диаметром горла диффузора (с/_}) и углами конусности его суживающейся (ср_к) и расширяющейся частей (ф_л).

Оказывают влияние на работу ступени также угол раствора (ф_с), диаметр выходного сечения сопла (с/,) и длина цилиндрического участка (горла) диффузора (/_ц).

Эффективность охладителя, т. е. степень конденсации пара, содержащегося в поступающей смеси, определяется поверхностью теплообмена охладителя, температурой охлаждающей воды и коэффициентом теплопередачи. Коэффициент теплопередачи зависит при заданных параметрах поступающей парогазовой смеси от ее скорости в различных зонах охладителя и от скорости охлаждающей воды. Как правило, поверхность теплообмена охладителя выбирается с таким расчетом, чтобы в нем конденсировалось 95% поступающего с паровоздушной смесью пара при номинальной температуре охлаждающего конденсата.

На выхлопном патрубке основного эжектора обычно устанавливается воздухомер для контроля воздушной плотности турбоагрегата.

Воздухомер представляет собой прибор дроссельного типа. Устройство дроссельного воздухомера ВТИ [4] показано на рис. 2.2. Он совмещает в себе дроссельный орган (измерительную диафрагму) и одностекольный водяной манометр.

Дроссельный орган имеет два отверстия: меньшее — для расходов воздуха до 8 кг/ч и большее — до 20 кг/ч. Поскольку эжектор выбрасывает насыщенную смесь воздуха с водяным паром, градуировка шкал предполагает наличие наиболее часто наблюдающегося значения температуры этой смеси (55 ± 5) °С. В случае же значительного отклонения температуры смеси от этого значения к показанию прибора вводится соответствующая поправка.

Рис. 2.2. Устройство дроссельного воздухомера ВТИ:

1 и 3 — патрубки; 2 — фасонный фланец; 4 — крепление шкалы; 5 — дроссельный орган; 6 — затвор; 7 — измерительная трубка; 8 — шкала; 9 — указатель шкалы.