РАСЧЕТ ИНЖЕКТОРА
Изложение методики расчета инжектора проведем на примере расчета всасывающего инжектора № 5, применяемого на локомобилях марок П-25 (а также для П-75 и СК-125) по следующим исходным данным:
1) производительность инжектора
Ое = 0,633 кг/сек (2280 кг/час);
2) давление в котле (для локомобиля П-25) рк= 13 ати;
3) паросодержание перед паровым соплом xK=0,95;
4) температура воды в расходном баке tx. в = 5°С;
5) высота всасывания hBC = 2,2 м (локомобиль установлен на подставках и расходный бак расположен в фундаменте).
В процессе расчета должны быть определены основные параметры, характеризующие работу инжектора и размеры его конусов.
1) Скорость пара при выходе из парового сопла. Так как давление в котле рк<С 18 — 20 ати, то следует применить суживающееся сопло, из которого пар выходит с критической скоростью.
Для паросодержания перед паровым соплом хк = 0,95 по табл. 22 находим соответствующие значения показателя адиабаты /г = 1,13 и критического отношения давлений
ЫпГ"-°-5784-
Удельный объем пара перед соплом подсчитываем по формуле (243). Значения удельных объемов v’K и if берем из таблиц водяного пара
(/>«+!) агпа. Тогда удельный объем пара получаете» (1 — хк) т/ + xKv”K = (1 — 0,95) • 0,0011476 +
+ 0,95- 0,1435= 0,13639 ~ 0,1364 м*/кг.
Скорость истечения пара из суживающегося сопла определяем по формуле (242), приняв коэфициент скорости равным ф„ = 0,95,
Wn = wKp = 100срп yf (pK + l)vK =
= 100-0,95 j/"2-9,81 -(13 + l)-0,1364= 423,5 м/сек.
2) Параметры пара в критическом сечении парового сопла.
Критическое давление пара находим по формуле (241)
к
Ркр = (р* + 1) (^)* ~1 = (13 + 1) • 0,5784 = 8,1 ата.
Величину паросодержания определяем, используя уравнение (246) и значения энтропий жидкости, теплоты парообразования и температур по таблицам,
с’ _1_ Х‘ Г“ = о’ I Х*РГ*Р
‘ tK + 273 ‘О f tKp + 273 •
|
п г, О. ЇП-ЧОО. У п «0-7-7 , ГР 0,5430 + 194 + 2?3 — 0,4877 + 17и + 273, 44^ ^0,5430 + °’9544768’9 — 0,4877^ = 0,914. ) будет равен 0,914)• 0,0011146 + |
|
Лкр 489 Удельный объем пара по формуле (243) будет равен vKp = (1 — xKp)v’Kp + х + 0,914-0,2420 = 0,221284^0,2213 м*ікг. |
После подстановки величин имеем
Теплосодержание пара находим по формуле (253), а именно: і/і = ікр = ікр — f — хкргкр = 171,8 + 0,914-489,1 = 618,8 ккал/кг.
3) Скорость воды при входе во всасывающую (водяную) камеру. В соответствии с заданной высотой всасывания А= —2,2 м примем, что давление во всасывающей камере рвс =0,7 ата и сумма коэфициентов сопротивления трубопровода = 9. Тогда
коэфициенг скорости по формуле (248) будет равен
1 1
4) Диаметр всасывающего трубопровода определяете® по формуле:
f +(0,002 0,006) (258)
После подстановок имеем
dec = ]/+ °’002 = 0,023 + 0,002 = 0,025 м = 25 мм-
|
+ (н-2ч* |
5) Скорость смеси при выходе из смесительного конуса и при входе в нагнетательный находится по уравнению (257)
Для локомобиля марки П-25, на котором устанавливается инжектор № 5, величина И.’нг = 0,05 м (горизонтально расположенный инжектор непосредственно прикреплен к питательной коробке котла).
При расчете примем: 1) скорость смеси в нагнетательном трубопроводе wHZ — 2 м/сек; 2) коэфициент сопротивления нагнетательного конуса С„ = 0,06; 3) сумма коэфициентов сопротивления нагнетательного трубопровода 2С«г = 26.
Для определения удельных весов смеси перед нагнетательным конусом и в нагнетательном трубопроводе задаемся температурой смесиг равной tCM = 79° С. Тогда удельный вес смеси перед конусом по формуле (251) будет равен:
= 1100 — 5-4* = 1100-5-79 •=■ 705 кг/м5,
а за конусом по табл. 23
Тяг = 973 кг/м5.
Подставляем все эти значения в уравнение (257)
и после необходимых преобразований получаем wCM—53,l м/сек
Пользуясь полученным отношением, проверяем по формуле (252) величину температуры смеси в нагнетательном конусе, принимая коэфи — циент (3 = 0,97,
, __ Иа°‘п+ ав{х. в) _ 0,97 (0,141-618.8+1-5) _ 7Г1о г
ся G0 + ад 0,141 + 1 " ~
Проведенная проверка показала, что взятая для расчета величина температуры tCM — 79° выбрана правильно. Если полученная по формуле (252) величина температуры tCM не сошлась с принятой для расчета, то необходимо задаться новым значением этой температуры и повторить расчет по формулам (257), (250) и (252).
После окончательного уточнения величины температуры смеси определяем расход пара на работу инжектора по известным значениям производительности инжектора Ge кг/час и отношения р2
^ в
Go = Gep — = 0,633-0,141 = 0,09 кг/сек
^ в
Получение величины расхода пара позволяет перейти к определению размеров всех конусов.
7) Размеры парового сопла (конуса). Диаметр критического сечения парового сопла находится по уравнению
*» = <259>
Для разбираемого примера
^ 0,008 м — 8 мм
Если суживающееся сопло выполняется на основе конструкции, представленной на фиг. 112, а, то для определения его размеров применяются следующие соотношения:
а) диаметр входного сечения
б) диаметр выходного сечения
(1п2= 1,2 dKp = 1,2-8 = 9,6 мм;
в) длина суживающейся части сопла
ln — ~ldKp = 7 • 8 — 56 мм.
(угол при вершине конуса 8„ = 3-f-4°);
г) длина расширяющейся части сопла
1п2 “ dKp ~ 8 мм.
Конструкция парового конуса инжектора № 5 изображена на фиг. 111, а. Диаметр выходного сечения равен dn2= 10 мм, что соответствует принятым соотношениям Критическое сечение в этом сопле получается за счет сужения от вставленного конуса, соединенного с паровым клапаном.
В расширяющихся паровых соплах (фиг. 112, 6) применяются следующие соотношения:
а) диаметр входного сечения
dn = (1,5 — ь 3,0) d„p;
б) диаметр выходного сечения находится по формуле
в) длина суживающейся части сопла
‘«= (1-2Мкр;
г) длина расширяющейся части сопла определяется по формуле
где ол— у юл при вершине конуса.
Угол при вершине конуса расширяющихся сопел делается обычно равным §л = 6~10°, а максимальное его значение 8Л тах = 12°.
8) Размеры смесительного конуса. Диаметр выходного сечения смесиїельного конуса (фиг. 113) находится по формуле
=/ "Sz! t + <° °>оо2> •*■• ‘2б2>
Для рассматриваемого примера
Гарькуша и Юшина 649
Остальные размеры конуса определяются на основе опытных соотношений:
а) наибольший диаметр раструба входной части
б) диаметр входного сечения конуса
dCM1=(2,5~Z,0)dCM2,
для разбираемого примера
dCM = 2’9 d€M% = 2>9- 5 = 14-5 ММ1
в) длина рабочей части смесительного конуса
или по формуле
(263)
где 8cjn — угол при вершине конуса (обычно принимается 8fJ) = 6 — 10°), для примера
1СМ — 13,6 dсм.2 = 13,6-5 = 68 мм;
г) длина раструба входной части смесительного конуса
t
I’см = dCM2>
для рассматриваемого примера
tCM = 1,2 dCM2 — 1,2-5 = 6 мм.
д) Полная длина смесительного конуса
LCM = 1СМ + 1См — 68 — f — 6 = 74 мм.
9) Размеры нагнетательного конуса. Диаметр минимального сечения конуса берется равным диаметру выходного сечения смесительного конуса, т. е. dH — dCMV Таким образом для инжектора № 5 dH = 5 мм.
Остальные размеры конуса определяются по следующим соотношениям (см. фиг. 114):
а) диаметр входного сечения конуса
dHi ~ (1,25-г-2)а[ж,
для рассматриваемого примера
б) диаметр выходного сечения конуса
dH% = (1,5-т-1,7 )dH,
для инжектора № 5
dH% = 1,6 dH = 1,6. 5 = 8 мм;
в) наибольший диаметр раструба выходной части
DH = (2,5 — г — 3,5) dH. для рассматриваемого примера
DH = 3,2 dH — 3,2 -5=16 мм;
г) диаметр нагнетательной камеры находится по формуле
wcm~cm
^нгнг
•705
нк “ V 9.973
д) длина суживающейся части конуса
= (0,4-4)^,
для примера расчета
1н1 = 0,44 dH = 0,44*5 = 2,2 мм;
е) длина расширяющейся части конуса
/Я2=(5-10)<7К
или по формуле
dHj — dH
2‘g-^
где 8Н — угол при вершине конуса (обычно 8к = 4-=-6°), для инжектора № 5
^н2=5,5 dH = 5,5.5^27,3 мм;
ж) длина раструба на выходной части
/кз (0,о 1) dH,
для"разбираемого примера
/«з = 0,5 d„ = 0,5-5 = 2,5 мм.
10) Диаметр нагнетательного трубопровод ляется по формуле
=/ *-¥У£г+<°.°02 — °-0!°) *■
для рассматриваемого примера
анг = ]/"4(0’^.973 + 0,003 ^ 0,022 + 0,003 = 0,025 м — 25 мм-
11) Размеры питательного клапана:
а) диаметр клапана dn кл находится по формуле (266), причем значение скорости можно взягь на Ю°/0 больше, чем в нагнетательном трубопроводе;
б) высота подъема клапана hn кл принимается равной 0,19 от величины диаметра клапана (опытная зависимость).