蒸汽喷射器的简易计算

1、器 的! 简薛;易才蒸汽喷射器主要由喷 嘴、混合室、扩散管三个另 件所组成（如图Do其工作 原理为压力较高的工作蒸汽 （大于2公斤/甩米2表压）经 喷嘴高速喷射出来，在喷嘴 出口处将位能变成动能，压 力降低，速度提高.将被吸 引介质抽入混合室内和工作 蒸汽接触。接受动能，随工 作蒸汽一起进入扩散管喉 部，在这里，二种介质充分 混合，并进行能量交换，然 后混合流体在扩散骨段内， 降低速度，升髙压力，最后 由出口排出。蒸汽喷射器具有结构简 单，制造容易，操作稳定，效 率持久等优点。目前在蒸发， 结晶，精憎；空调，制冷，冶金等行业中获得 应用。蒸汽喷射器的结构虽然简单，但其工作特 性较为复杂。当询，

2、有关部门大都采用苏 E.几沙柯洛夫；B.1T勃留多夫；C.M.维利杰 尔；日速水惠次，鹤尾定雄等人的方法进行 设计计算，但是往往由于这些计算方法的繁锁 与复杂，并缺乏其可靠性，给喷射器的设计工 作带来较大的困难。在xx工厂，我们对蒸汽 喷射器（以下简称喷射器）进行了一系列的试验 研究工作，为了供有关单位了解用蒸汽喷射引 射真空的技术，现将喷射器的简易设计方法介 绍如下，以供参考。一、设计条件1.工作蒸汽压力：选用蒸汽管网中能够 经常维持的最低压力进行设计。一般工作蒸汽 圧力不要低于3公斤/厘米2表圧，否则喷射器 的经济性很差，蒸汽压力愈高，喷射器应用于生 产就愈经济。必须指出，工作蒸汽不能带水

3、，否则将引起真空度的波动，甚至破坏其真空，一 般采用饱和蒸汽或稍为过热的蒸汽。2.吸入真空度：吸入真空度设计过高，不 但使喷射设备复杂化，而且很不经济，相反，如 设计过低就要彩响生产。应该按照被抽吸生产 系统所需要的实际真空度或稍高5%进行设 计。3吸入气体量：吸入气体往往由可凝性 气体和不可凝气体二者组合。吸入气体量必须 正确无误。同时，必须说明吸入气体中每一组 成的重量及其该组成的分子量。吸入气体温度 愈低，对喷射器的操作特性就愈有利。4. 冷却水：在多级喷射器之间串联上中 间冷凝器，用冷却水来凝结可凝性气体,减轻下 一级喷射器的负持，同时迅速降低气体温度，提 髙其生产能力。冷却水温度愈低

4、愈有利，冷却 水昂根据热平衡计算决定，冷却水压力应大于 1.5公斤/厘米2表压为宜。5大气压力：了解当地的大气压力，以 便准确地计算各种绝对压力值。6密闭性与阻力降：真空系统的密闭性 与阻力降对喷射器的正常操作极为重要，耍求 整个真空系统密闭无漏，并尽最减少弯曲部分 及其法兰、伐门连接结构。二、设计计算1.喷射器级数的确定：喷射器的级数，根 据生产系统需要的真空度来决定。系统真空度 要求愈高,喷射器串联的级数就愈多。目前，最 高喷射器的级数为5级（如图6）,相反，真空 度要求低的，串联的级数就少，一般可以按照 表1中的经验数据进行选定。为了使喷射器的工作蒸汽消耗指标更为经15 1994-200

5、9 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http/ki.nct济合理，可以计算相近二种喷射器的工作蒸汽消耗品加以比较，从而确定其级数。P1图2单级喷射器表1各级喷射器可达到的压力范围10-680图2640-740图33735-756图44754-759.7图35759-759.95图6纸数（当我罷劈760M时）附 图2.压缩比的计算：每级喷射器的排出压 力与吸入压力之比值称为压缩比。K二斤式中：K压缩比R喷射器的吸入压力（绝压）ataPz喷射器的排出压力（绝压）ata 压缩比K值，理论

6、上为K = 110之间，实 际使用中经济压缩比值为16之间。3膨胀比的计算：每级喷射器的工作荼 汽压力与吸入压力之比值称为膨胀比.E5- 上 Pt式中：E膨胀比A喷射器的吸入压力（绝压ata 人一工作蒸汽压力（绝压）ata4.喷射系数的计算：每级喷射器被吸入 气体量与工作蒸汽量之比值称为喷射系数。© 1994-2009 China Academic Jounial Elcctrcxix Publishing House. All rights reserved,httpv'图6四级喷射器16 -© 1994-2009 China Academic Jounial E

7、lcctrcxix Publishing House. All rights reserved,httpv'图7喷射系数确定图表4税胳芦挣式中：“一喷射系数Gm吸入气体量（公斤/时G。一工作蒸汽量（公斤/时喷射系数“值，可以根据压缩比K值和膨 胀比E值从图7中査得。5. 多级喷射器的各级压缩比和中间压力 的计算：对于多级啖射器各级间的中间压力， 通常假定各级中间压力升高相等，即每级的压 缩比K值相等；,当不考 虑中间冷凝器的阻力时，各级喷射器的中间压 力和压缩比K值可按下列方法计算。（1）二级喷射器（如图3）：第一级喷射器：K严令第二级喷射器：7<2 = -J-中间压力：R =、

8、/R：/fata式中：R第一级喷射器的吸入压力ataA笫一级喷射器的排出压力，第二 级喷射器的吸入压力，ataE第二级喷射器的排出压力，可取1.01 ata（2）三级喷射器（如图4）：第一级喷射器：K、= PJP笫二级喷射弱：= PJPZ第三级喷射器：K3 = PJP3 中间压力：斥二人&戸|"alaR R巳 ata式中：意义符号同前R第二级喷射器排出压力，第三 级喷射器吸入压力ata£第三级喷射器排出压力，可取= 1,01 ata（3）四级喷射器（如图5）：笫一级喷射器：2PJP第二级喷射器：Ki = PJP：第三级喷射器：K3 = PJP.第四级喷射鵠K. =

9、PJP.中间压力： = -4/_P?ataIata/ = / R 卫 ata式中：意义符号同前第二级喷射器排出压力，第 四级喷射器吸入压力ata左一第四级喷射器排出压力，可取 7? = 1.01 ata（4）五级喷射器（如图6）：第一级喷射器：2PJP、第二级喷射器：KPJPt第三级喷射器：= PJPZ第四级喷射器：K严Pg第五级喷射器：KZR中间压力：pzpe'p捡 R.gfata斥=咒妙一戸亍ata召=、厂不卫ata式中：R,凡人必一意义符号同前一 17 £第四级喷射器排出压力， 第五级喷射器吸入压力 （ata）R第五级喷射器排出压力,可取 A = 1.01 ata但在具

10、体设计时，应该考虑中间冷凝器的 阻力 AP, 般卩= 0.020.002 ata6喷射器的尺寸计算：（1）喷嘴，扩散借，混合室的结构尺寸按 表2计算；1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http"1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http"1994-2009 China Academic Journal Electr

11、onic Publishing House. All rights reserved, http"表2蒸汽喷射器各部结构尺寸计算表喷嘴扩散管混合室克径d, D, D,（亳米）d = l6j箸D J】8（ m + %；"）+G+G m 见表3入口处色径小，D, De（«米）rt=（35）dDxs=1.5DD4 6（*）0 43出口处宜径d?，D2（毫米）dzCd0=1 8D收缩角5C度）a 产 60。心工5°44扩強角4,血（度）6=15。59。08喉部长度1, L（亳米）l=l2dL«3D收缩段恰度L Lt（毫米）j弘一<111=8 1

12、8La=»5D扩张段长度匚L,（:毫米）* d? d* 0.2634L25D怏度Lo, H（亳米）h由A值和H值决定H«=De + 101994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http"表屮：G。工作蒸汽量G。=今公斤/时Gl9Gz和为进入扩散管喉部混合气体组成中除工作蒸 汽和水蒸汽成分外的其余气体 成分的重量公斤/时和相应的 各气体成分的分子量G “一水蒸汽量（公斤/时）Gm混合气体量G” = G“ + G + 公斤/时R工作蒸汽压力（绝

13、压）ata喷射器的入口压力（绝压）ata,和排出压力（绝压）ataC与膨胀比E有关的系数。可用 插入法从表4中查取，或按18 C = 0.54（2.64） logE 计算表3扩散管喉径D和混合室直径D。的关系D（奄米）D。（奁米）D（亳米）D°（米毫丿<20O 89x4100-1500325x820-400133x4150-200©426x940-1000219x6<2000529x9A从喷嘴出口到扩散器入口之距离，见后面计算。務4噹嘴的计算系数值C=吕-E卜ECECECE1C101.60452.701003.754507.1710G010.0121.68502

14、.831204.075007.50120010.8141.76552.951404.365507.80140011.6161.84GO3.051604.606008.10160012.3181.92653.141804.846508.40180012.8202.00703.232005.06700& 70200013.4252,17753.322505.53750'8.95250014.7302.33803.413006.0018009.20300015.9352.46853.5)3506.438509.40350016.9402.58903.5?4006.809009.604

15、00017.8（2）喷嘴出口处到扩散管入口处的距离虫 值计算：为了的定最隹距离/值，必须算出自由喷 射射流长度b和自由喷射射流在距离啖嘴出口 截面乙距离处的直径de二个尺寸。见图8,9。1）自由喷射射流长度b的计算： 当喷射系数“20.5时tc =毫米 当喷射系数“冬0.5时lc= （、/ 0'.083+0.76“ -0.29）"毫米 式中：喷堀出口宜径（毫米）a实验常数。对于弹性介质，可取 a = 0.070.09。当 “<0.2 时， 常数a可采用较低值，而当“较 大时，采用较高值。 在b处扩散管的直径Q = D + 0.1（厶 -S）毫米2）自由喷射射流在距离喷嘴

16、截面b处的 直径de的计算： 当喷射系数>0.5时d“ 1.5叼2（1 +»）毫米 当喷射系数M<0.5时d。= 3.4必/0丽34 （T而"毫米如果Dc>dc，则虫=0毫米（如图8）即喷 嘴出口和扩散管入口在同一断面上，但畋嘴不 要伸入扩散管内。如果Dc<dCi则力>0毫米（如图9）喷嘴 离开扩散管，其离开距离为/值。这时Dc = D + 0.1Lj （lc- A）当 = 时，求得力值。（3）中间冷凝器的计算，中间冷凝器分直接式冷凝器和简接式冷凝 器二种，一般在生产上如冷凝代体无特殊要求 者，大都采用结构简单，造价低廉的直接式大 气冷凝器。1

17、）简接式冷凝器的计算方法按列管热交 换器或螺旋板式热交换器的计算方法进行设计 计算，本文不作介绍。2）直接式大气冷凝器的计算： 冷却水量声的计算：心令勰爭严（米'/小时式中：GotGm意义符号同前i和冷凝压力（即喷射器出口 压力）相对应的饱和水蒸汽 的热含董（千卞/公斤）h冷却水进口温度（匕）一 19 一ti冷却水出口温度（匸）1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, http"冷凝直径Qx的计算:2）喷射器的排出气体温度：2 j壽爲&汾米人+洛

18、十厂°K式中：Ge意义符号同前.1.5系数。按生产能力増加50% 计算妬气体在冷凝器内的速度 < 米/ 秒）y气体在冷凝器入口处的比 容，可近似取为在该处的蒸汽比容（米V公斤 冷凝器淋水板尺寸的计算：（a）根抿冷却水的受热程度P =孚*, 从表50查取淋水极数心淋水板间距h及水滴 直径比,一般小孔直径d。为26毫米。 式中：仇,仏意义符号同前T和冷凝压力相对应的蒸汽冷凝 温度（G<b）淋水宽度b的计算："寺比+ 50亳米表5入气冷凝器中水的受热罠度P水数 淋板n.淋水板间距离 hGK米）对不同水滴直径d°（亳米）的P值d°=2d°=

19、Jdj=543000.5380.3680.21463000.6450.1660.26583000.7270.5330.31044000.5800.4100.23364000.6870.5000.28984000.7740.5680.346冷凝器高度皿的计算：Hk = 56毫米（4）几个说明：1）计算。介质流速的推荐： 工作蒸汽流速1530米/秒 真空管路系统中的气体流速1020 米/秒 冷却水流速1.52米/秒 混合气体在中间冷凝器中的流速815米/秒.式中：人工作蒸汽的绝对温度（°K）T、吸入气体的绝对温度（°K）“一一喷射系数3）咬堀，扩散管的加工梢皮、光洁度和冋 心度

20、：喷嘴，扩散管的加工精度为三级精度；光洁度：喷嘴为扩散管为或； 喷嘴，扩散管要求同心，其不同心度不超 过0.5亳米。4）喷射器的各部结构尺寸变化，对喷射器 的性能有着显著的影响，一个设计合理的喷射 器，应该根据系统生产的实际情况（譬如是连续 还是间歇生产），真空度的要求等因素来决定其 喷射器的各部结构，大小。这样的设计才是最 经济的。5）可以用变相水力喷射器来取代多级喷 射器中最末级的大气冷凝器和蒸汽喷射器。这 样，不但能将高位变成低位，而且造价更低，应 用于生产更为经济合理，这就是汽水串联 喷射器。有关4）、5二个内容以后再作介绍。7.例题：根据下列条件设计一个蒸汽喷射黠：（1）工作蒸汽压力

21、：乙=5公斤/厘米"表 压）=6 ata （绝压）（2）工作蒸汽温度，" = 158.It<3）当地犬气压力：R = 760毫米汞柱（4）吸入气体压力：R = 610亳米汞柱真空度 £ =寻 = 0.204 ata （绝压）（5）排出气体压力：7 = 0.01公斤/厘米2 （表压） = 1.01 ata （绝压（6）吸入气体量：G, = 5公斤/小时 其中：空 气呈：Gd = 4.5公斤/小时水蒸汽虽：G“ = 0.5公斤/小时一 20 解根据吸入压力为610毫米汞柱真空 度，从表1知，应选用一级蒸汽喷射器。<i)压缩比：=4-95膨胀比：E = q-

22、|q- = 29.4(3)根据= 4.95, £ = 29.4从图7中査 得喷射系数“ = 0.14。<4)工作蒸汽消耗屋：C 5Go = QJ4 = 36 公斤/时(5)喷射器的各部尺寸计算：1)喷嘴各部尺寸计算：®喉部直径：d 入口处克径：d产5d = 5x4 = 20毫米 出口处玄径：d2 = Cd = 2.30x4 = 9.2 毫米根据膨胀比E = 29.4,从表4中查得Q = 2.30 收缩角，5 = 60° 扩张角：02 = 15。 喉部长度：/=1.2d = 1.2x4 = 4.8 毫米 收缩段丧度：/, = E15 = O5=13-9 毫米

23、扩张段长度：Zz = 0634 = 19,8 毫米2)扩散管各部尺¥计算:喉部直径：»】.6卷"空= 1.61x4.5 + 0.5 + 36pgj- = 0.2 毫米式中：空气的分子量，M八29。 入口处直径：tD产 1.51)=1.5 x 10.2 = 15.3 毫米 出口处直径：02=1.80=1.8x10.2 = 18.4 毫米 收缩角：0产5。44 扩张角：血=9。08， 喉部长度：L = 30 = 3x10.2 = 30.6 毫米 收缩段长度：厶i = 5D = 5xlO.2 = 51 毫米 扩张段长度：厶 2 = 5 刀= 5x10.2 = 51 毫米

24、3) 喷嘴出口处到扩张管入口处距离/值 的计算：由于喷射系数“ =0.14<0.5 蒸汽自由喷射射流长度b;/c= (x/D83 + 07767 - 0.29)-j-=(V 0)83+ 0x(1 J49 2一° 29)航务-9.55毫米式中：实验常数。取0.07 蒸汽自由喷射射流在距喷嘴出口截面 lc处直径do;de = 3.4 右 x/玄丽3?07而=3.4 X 9.2V 0S3+O6 xOTlT= 13.62毫米 在b = 9.55毫米处扩散管收缩部分直 径D。：Do = D + 0.1L】-(/c-/ = 10.2 + 0.151-9.55 + 力=14.345 + 0.

25、U毫米如力=0亳米，则14.345亳米 可见 Qu 14.345dc= 13.62所以/ = 0毫米。即喷嘴出口和扩散管入21 v 1只42009 China Academic Journal tlcdronsc Publishing House. All rights reserved, hitpz-wwuxnki.ncr风机经常因煤焦油结疤 及其轴端密封损坏而彼 迫停车检修，影响化肥 生产。针对这一薄弱环严化学工程译丛65年N3 6, 66年2 10, 67年2 12。 化工技术资料（设计百业分册）64年逊4, 25, 66 年 NO 10。 «化学世界57年NO 8,血9。 &

26、#171;甬型机械快按64年血1。 供热学，西安冶金学院供热与通风教硏组、哈尔滨建 筑工程学院供热与通风教硏组编。 «蒸汽喷射式拍空器没计,，五七油田八分部设硏大喷射吸M攵、喷射增压在脫硫工段的试用g*址莎> 浙江省工业设计院化工室设备组坷刃A AS» 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved http.'wwwxnki.nct一、概述合成氨生产中的脱硫工段，起若除尘，脱 硫输送气体和增压的作用。目前大都采用填 料塔、湍球塔、焦碳过滤器，文

27、氏管或电除尘 等设备来淸除半水煤气中的尘粒及煤焦油等杂 质。同样也采用填料塔，湍球塔、喷射塔或单 向空塔喷淋等设备作为脱除半水煤气中无机硫 的设备。采用罗茨鼓风机输送半水煤气并提高 高压机一段入口的压力，整个脱硫工段工艺流 程如图1。脱硫工段不仅设备庞大繁多，而且在生产 过程中往往因煤种硫化氢含量的增高使设备不 相适应，影响脱硫，除尘效率。特别是罗茨鼓 节，我们往桐庐化肥厂（年产三千吨合成鎮厂） 进行了喷射吸收、喷射增压的新型设备一异 相喷射器（即用液相稀氨水引射气相半水煤咒， 以下简称异相喷射器）取代整个脱硫工段的试 验工作，试验工艺流程如图2。通过对异相喷射器的初步试验研究，并经 化工试车和连续性的生产运行表明：在合成聂 生产脱硫工段采用异相喷射掘这种新型设备和 这种喷射吸收，喷射增压的新工艺，在技术上是 可行的。并且异相喷射