2.1. Элементы управления
Эжектор с фиксированной геометрией служит для моделирования поведения эжектора с определенной геометрией при различных граничных условиях и составах входных потоков. Элемент данного типа имеет три базовых режима функционирования: режим определения максимального давления, режим определения давления по заданному статическому давлению на выходе, режим гидравлического элемента. В первых двух режимах элемент не включает в себя гидравлических переменных и уравнений, поэтому входные расходы не регулируются. Они рассчитываются и приводятся в диалоге элемента для справки. Расчет производится для заданного статического давления на выходе из эжектора. В первом режиме (максимального давления) выходной поток получает максимально возможное полное давление при данных условиях и расчетных расходах. При этом суммарный расход выходного потока равен сумме входных расходов, поэтому следует внимательно относиться к получаемым результатам и соотносить указанные и расчетные расходы. Во втором режиме выходной поток получает полное давление, которое соотвествует указанному статическому. Разница между двумя подходами проявляется только на критическом режиме эжектора, то есть при наличии скачка уплотнения в диффузоре. Первый режим исходит из условия отсутствия дополнительных потерь полного давления в скачке, второй – рассчитывает эти потери из условия заданного статического давления на выходе.
Режим использования эжектора в гидравлическом расчете включается в диалоге элемента. При этом активируется гидравлическая переменная – статическое давление на выходе, а также два гидравлических уравения – невязки расходов НД и ВД относительно расчетных. В простейшей схеме, в которой за эжектором стоит потребитель с заданным давлением, решение гидравлической задачи заключается в нахождении такого выходного статического давления эжектора, которому соотвествует фикисрованное давление в потребителе, и таких расходов НД и ВД, которые соответствуют режиму функционирования эжектора при заданных полных давлений НД и ВД и статическому выходному.
Эжектор задаеется через геометрические параметры (рис.6.5.12-8), это диаметры сечения ВД и НД, причем последний является также диаметром камеры смешения, выходной диаметр и диаметр диффузора.
Последние два размера определяют угол раскрытия диффузора, влияющий на потери полного давления в нем.
Длина камеры смешения в расчетах не используется. При выборе сверхзвукового эжектора дополнительно следует задать диаметр сопла ВД.
Входные диаметры следует рассматривать не как размеры физического эжектора, а как параметры, определяющие площади входных сечений.
Так, обозначив диаметр входа НД через
Расчет эжектора при заданных входных полных давлениях и выходном статическом давлении заключается в определении режима работы эжектора и соответствующих ему
расходах входов НД и ВД. Предполагается, что обратные токи невозможны, то есть на входах стоят условные обратные клапана и при определенных условиях
один или оба входа перекрываются. Всего рассматривается 11 возможных режимов. Режимы, в которых нет полного запирания, требуют хорошего согласования
входных и выходного давлений, поэтому они трудно осуществимы, и, по определению, не являются рабочими для эжектора. Основным режимом является критический режим 6 (рис.6.5.9), именно для него
далее будет приведена последовательность расчета.
Расчет звукового эжектора отличается от сверхзвукового тем, что
критическое (минимальное)
В таблице и далее под
В основном режиме полагается
где
Газодинамическая функция
где
Значение
где
Значение
где
Здесь
Расход НД определяется по той же формуле, что и для ВД, по полученному значению
причем из двух решений для
Коэффициент повышения давления эжектора без учета диффузора и потерь в камере определяется по формуле
Величина
Выходное давление
где
Температура выходного потока определяется не по формулам расчета эжектора, а из условия сохранения энтальпии при приведении давления смеси к полученному выходному давлению.
Следует отметить, что формулы расчета эжектора явно или неявно опираются на модель идеального газа для ВД, НД и их смеси. В то же время, параметры потока, как теплоемкость, берутся из расчета смеси, причем допускается наличие жидкой фазы во входном потоке.
Диалог задания элемента типа "эжектор с фиксированной геометрией" приведен на рис.6.5.11-7.