发布时间 : 星期一 文章固定型气体驱动射流泵采油装置设计更新完毕开始阅读b0db21b1ccbff121dc368316
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元流的方法对液体喷射泵性能进行了分析，并用有限差方法求出其数值解。1972 年、1975 年英国流体力学研究会(BHRA)主持召开了第一届和第二届喷射泵及喷射器学术会议。出版了会议论文集和文摘目录。
在苏联 1931～1940 年在中央流体力学研究所 K.K 巴乌林(Баулии)和全苏热工研究所彼劳曼(Берман)的导领下提出了喷射泵的计算方法和变工况下喷射泵的性能方程。1944～1948年中央流体力学研究所和苏联科学院，在 C.A.赫里斯季阿诺维奇(Хр-истионовиц)领导下对喷射器的计算方法进行了系统研究。他们考虑了在混合室入口截面上工作和引射流体存在着不同静压力的情况下，工作流体为超临界膨胀的喷射器的工作特点，推导出 这类喷射器第二极限状态方程。
1950 年 П.Н 勉涅夫(Каменев)、1960 年 Е.Я 索科洛夫(Соколов)及 Б.Э弗里德曼(Фридман)等都分别发表了三本喷射泵专著。值得指出的是 Г.Н阿勃拉摩维奇(Абромович)在发展喷射泵理论基础和紊动射流理论方面做了大量的工作。 1.2.2 蒸汽射流泵在国内研究状况
我国从20世纪50年代初开始从国外引进喷射泵及喷射器技术资料及样机，并在生产中应用一些科研、设计和高等学校等单位开始进行了研究和设计应用工作。20世纪80年代喷射泵技术已经迅速地推广应用到国民经济各部门，取得了不少成果1983年11月中国机械工程学会流体工程学会，在武汉水利电力学院主持召开了首届全国喷射泵及喷射器学术讨论会；1986年1月在杭州举行了第二届全国喷射技术学术讨论会；会上交流的论文，反映了我国建国以来喷射泵技术的理论及应用研究积累，对推动这门学科在我国的发展起了重要的作用。
在国内陆宏圻运用流体力学理论,采用一元流简化方法,同时考虑泵内各控制面流速不均匀的影响,推导出两级及单级液气射流泵的基本性能方程。陆宏圻和王德茂运用两相流体力学理论,推导了液气2液两相流体射流泵的基本方程,考虑了几何参数的影响和液气混合条件对泵性能的影响,导出了液气速度滑移的动量修正系数和速度不均匀的动量系数,并通过试验对理论结果进行了验证。陆宏圻整理了国外学者及本人的大量研究成果,出版了5射流泵技术的理论与应用6 一书, 标志着国内射流泵理论走向成熟。
廖定佳不仅用试验从宏观上研究了液气射流泵的特性,还从内部流场的角度,用数值求解的方法研究了液气射流泵内各参数的变化。他对3个面积比的液气射流泵在不同含气体积分数下进行了试验研究, 测得了压力、流量、含气体积分数等宏观物理量, 分析了含气体积分数对射流泵性能的影响。讨论了用贴体坐标方法把有限空间不规则区域变为规则区域的变换技术,并用混合有限分析法的离散格式,用贴体坐标方法获得了单相及液气两相射流泵内流动数值模拟的结果。
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纵观国内外学者对液气射流泵的研究情况,其研究方法大致可分为以下 3类：
(1) 根据试验资料直接提出液气射流泵性能的经验公式。用该方法获得的经验公式一般比较简单,使用方便,工程界应用较多。但该公式的适应范围小,同时也不能揭示出流体流动的内部机理。对液气射流泵的理论研究和设计缺乏指导意义；
(2) 应用流体力学的基本理论, 结合实验确定待定参数的半理论半经验方法。这种方法计算的表达式较复杂,但随公式的假设条件和考虑角度的不同,能不同程度地反映射流泵内的流态及卷吸机理,从而对进一步深入研究液气射流泵起到借鉴和指导作用；
(3) 应用数值模拟方法,并采用试验验证的方法进行研究。数值模拟方法通过求解粘性流体动力学方程组来获得液气射流泵内部的各种流动参数, 有利于从细观上研究其内部传质传能机理。
1.3 应用情况
液气射流泵具有无运动部件、结构简单、工作域。液气射流泵在渔业养殖中可以
作为增氧机; 从电站汽轮机的冷凝器抽不凝气; 用于从压力容器中抽取各种有毒、易爆、易燃等特殊性质的气体; 在消防上液气射流泵用于从着火的建筑中抽排烟雾;在污水生化处理上, 射流曝气装置 (液气射流泵)通过紊动扩散作用, 使空气中的氧溶解于污水, 为分解有害物质提供了能量; 液气射流泵作为喷射制冷的主要或辅助设备, 提高了制冷系统的COP ;日本科学家尝试用液气射流泵装置系统来提高浅海港口的含氧量, 恢复受到破坏的底栖鱼类和甲壳类生物的栖息环境; 印度科学家将液气射流 泵用于海水淡化系统, 提高了海水淡化效率, 降低了开采成本; 美国科学家将液气射流泵用于深海含自由气体层的石油开采中, 降低了开采成本, 提高了产量; 在美国 NASA - Marshall飞行中心的研究者设计的流动沸腾测试装置中, 液气射流泵是重要组成部分, 为设计出高效太空应用的两相传热控制系统提供了可靠的试验数据。下面介绍液气射流泵应用的2个特例[20]。 1.3.1 石油开采
在深海石油开采中, 为解决含气体积分数高且距离采油主平台距离较远的卫星井的石油开采问题, 美国德克萨斯州大学的Carvalho发明了ESJP（the Electrica lSub mersible Jet Pump) 系统, 成功地将气举和降低成本结合起来, 解决了这一问题。对于含气体积分数高的油井, 必须在电潜泵开采前进行油气分离, 否则很容易造成电潜泵的汽蚀, 影响油井产量。同时, 还必须铺设排气管路, 对于距离主平台较远的卫星井, 铺设排气管路的成本是非常昂贵的。另外, 深海距离主平台较远的卫星井需要 较大的压力来克服重力和沿程阻力, 工程中常采用的提升方法是气举。ESJP系统在卫星油井中的应用简图如图 1-3[2]所示。
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图1-3 ESJP系统在深海距离主采油平台较远的卫星油井中的应用简图
1）电缆； 2）井口； 3）电潜泵； 4）油井； 5）储层； 6）输油管道； 7）处理设备； 8） 液气射流泵
该系统是在电潜泵的入口安装一个旋转式液气后在吸入室形成低压区, 将气体吸入喉管, 液气发生混合形成密度较小的液气混合物, 经过扩压管增压后具有较高的压力来克服重力和阻力。可见ES2JP将气举和降低铺设管路成本完美结合了起来, 是对液气射流泵的创新应用。 1.3.2 海水淡化系统
随着人口的快速增长和工业化进程的加快, 对淡水的需求量越来越大, 各国学者都对海水淡化进行研究来解决这个问题。而海水淡化最主要的障碍是成本太高。因此, 使用可再生能源进行海水淡化技术近几年迅速发展, 如使用太阳能、海洋热能、地热能、火电站余热等。印度科学家 Kumar等人研发了 1套以液气射流泵为辅助设备的利用火电厂余热进行海水淡化的系统。液气射流泵用作对蒸发室抽真空, 降低蒸发室压力从而降低海水沸点,使其容易蒸发, 达到净化海水的目的。其工作原理如图 1-4[2]所示。
图1-4 射流泵真空海水淡化系统工作原理简图
1）海水淡化装置； 2）毛细管； 3）阀1； 4）阀2 5）射流泵
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6) 管道加压泵； 7） 阀3； 8）放水塞； 9）冷水泵； 10）阀4
11）泵； 12）锅炉 13)发电装置； 14）汽轮机； 15）发电机 16）冷凝器 17）蒸发器 18）活塞泵 19）阀5 20）热水泵
用热水泵将热水从热电厂冷凝器中抽出, 通过阀 5进入蒸发室对海水加热使其蒸发。从蒸发室出来的海水分成 3部分, 第 1部分通过阀 2直接排放到海里; 第 2部分通过阀 3到加压泵作为液气射流泵的工作流体, 用于制造蒸发室所需要的真空度;第 3部分则根据需要间歇性通过阀 1扩展装置, 转化为蒸发室供应所需的海水。蒸发室中由于液气射流泵对其进行了抽真空, 使其内部压力降低, 海水沸点降低, 加热蒸发后, 由直接从海中抽出的冷海水通过阀 4对水蒸气进行冷却形成淡水, 不断地从容积泵排走。冷却后的海水则排入到热电厂的冷凝器中, 对从汽轮机中出来的蒸汽进行冷却, 则冷海水变成热海水用于循环。
1.4 本文主要研究内容
(1) 对射流泵整体结构进行初步设计，原理进行介绍、对零件进行初步的结构尺寸设计；
(2) 对射流泵特性做初步的分析，对拉瓦尔管进行简单的图形原理分析介绍、对流核做初步的介绍；
（3） 对射流泵的喷嘴、喉管、扩散管、以及相关的压力进行计算并做简单的初步分析；
（4） 对所选制造的零件进行材料选取，并对之制造好的零件的薄弱环节进行校核验算。
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