Динамические струйные насосы

Струйные насосы относятся к группе насосов-аппаратов, в отличие от описанных выше машинных, которые не имеют движущихся частей, которые подвержены износу, просты в эксплуатации и ремонте.

Насосы этого типа используются, когда необходимо произвести откачку жидкости из любых резервуаров, а применить насосы другой конструкции не представляется возможным; в осложненных условиях эксплуатации, например, при добыче пластовой жидкости с большим содержанием механических примесей и коррозионно-активных веществ с наклонно направленных скважин и др.. Кроме того, струйные насосы используют, чтобы откачать воздух перед запуском центробежного насоса.

Струйные насосы действуют по принципу передачи кинетической энергии от потока рабочей жидкости к потоку перекачиваемой жидкости, при этом передача энергии от одного потока к другому происходит непосредственно без промежуточных механизмов.

Рисунок 16 - Схема струйного насоса

1 - приемная (всасывающая) камера 2 - рабочее сопло, 3 - камера смешивания 4 - диффузор

Струйный насос состоит из четырех основных узлов (рисунок 16): приемной (всасывающей) камеры 1, сопла 2, камеры смешения 3 и диффузора 4.

Действие струйного насоса заключается в последовательном протекании трех процессов - преобразования потенциальной энергии рабочей жидкости в кинетическую (в конической части приемной камеры), обмена количеством движения между частицами рабочей жидкости и среды, которое подается в сопло (в камере смешения), а также перехода кинетической энергии смеси рабочей и транспортируемой жидкостей в потенциальную (в диффузоре). Благодаря этому в камере смешения создается разрежение, что обеспечивает всасывание среды, которое подается в сопло. Затем давление смеси рабочей жидкости и среды, которое подается в сопло значительно повышается в результате снижения скорости движения, что делает возможным нагнетание.

При истечении рабочей жидкости из сопла в затопленное пространство сразу за передним срезом сопла на поверхности струи возникает область смешивания. Жидкость имеет большую скорость благодаря тому, что сопло сужается. В приемной камере давление падает ниже атмосферного, и по трубопроводу, соединенного с этой камерой, происходит всасывание. Быстрые частицы проникают в окружающее медленный поток жидкости с меньшей скоростью, подсасывает через кольцевой проход в камеру и передает ей кинетическую энергию. Этот процесс, основанный на интенсивном вихроутворенни, происходит по длине струйной пограничного слоя жидкости, непрерывно увеличивает свою толщину. Вместе с тем внутренняя область рабочей струи, а именно ее ядро ​​и внешняя область жидкости, отсасывается, постоянно уменьшаются и на определенном расстоянии от рабочего сопла потоки рабочей жидкости и жидкости, инжектируется, уже полностью перемешаны. В дальнейшем на участке камеры смешения происходит только выравнивание профиля скоростей потока жидкости. Чаще всего в струйных насосах применяют цилиндрические камеры смешения, технологически просты в изготовлении, что обеспечивают относительно высокий КПД.

Жидкость, получившаяся в результате смешивания, попадает сначала в диффузор, а затем - в сборный резервуар.

Струйные насосы легко монтируются в систему трубопроводов, они малогабаритные, имеют большую пропускную способность и возможность стабильно отбирать пластовую жидкость с высоким содержанием свободного газа, а также иногда используются на стороне высокого давления как дополнительные насосы. Эти насосы при небольших напорах достаточно долговечны, даже при содержании в жидкости, которая транспортируется, механических примесей, песка. Благодаря своим конструктивным особенностям струйные аппараты отличаются высокой надежностью и эффективностью.

Единственный недостаток струйного насоса - низкий КПД (не более 30%).