Жидкостно-струйный насос в изотермической жидкостной сети
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Насосы и двигатели
Блок струйного насоса (ИЛ) моделирует жидкостно-жидкостный струйный насос в изотермической жидкостной сети с тем же мотивом и всасывающими жидкостями. Мотив входит в первичное сопло в отверстии А, которое втягивает всасывающую жидкость через входное отверстие S. После смешивания в горловине, объединенный поток расширяется через диффузор и выпускается в отверстии В. Общее изменение давления над насосом представляет собой сумму индивидуальных воздействий трения и изменения площади в каждой секции насоса и изменений импульса в горловине. Условное обозначение знака для приведенных ниже уравнений соответствует положительному потоку в горло.
Схема струйного насоса
В насосе сохраняется массовый расход:
где m˙A - массовый расход через порт A, m˙S - массовый расход через порт S, а m˙A - массовый расход через порт B.
Используя сохранение массы и принцип Бернулли, изменения площади сегментов насоса могут быть выражены в виде изменения давления. Изменение давления, связанное с соплом:
или 0, в зависимости от того, что больше. Состав зависит от:
AN, область сопла, взятая на самом широком участке.
, плотность жидкости.
Предполагается, что входное отверстие сопла намного больше, чем выходное отверстие сопла.
Хотя геометрия типичного всасывающего впускного отверстия не имеет такой формы, как сопло, оно эффективно испытывает тот же тип уменьшения площади, когда оно входит в горловину вокруг выпускного отверстия сопла. Предполагается, что это кольцевое пространство значительно меньше всасывающего впускного отверстия. Изменение давления вследствие этого уменьшения площади составляет:
) 2,
или 0, в зависимости от того, что больше. AT - площадь поперечного сечения горловины. Изменение давления при расширении диффузора:
а2),
где a - отношение площади впуска и выпуска диффузора.
Реверсированные потоки
В случае реверсированного потока влияние площади сопла на изменение давления не моделируется, и поэтому поток, проходящий из горловины через сопло, не будет подвергаться никакому увеличению давления. Это обеспечивает численную устойчивость блока во время моделирования реверсивных потоков.
Смешение между движущим и всасывающим потоками происходит в горле. Это изменение импульса связано с изменением давления:
где b - отношение площади сопла к площади горловины, которое определяется между наибольшей и наименьшей площадью поперечного сечения сопла.
Поток испытывает потери из-за трения в сопле, вторичном всасывающем впускном отверстии, горловине и диффузоре. Эти потери вычисляются на основе коэффициента, определенного для каждой секции, и площади или отношения площадей между различными секциями насоса. При этом трение несет потери давления, независимо от направления потока. Потеря давления в сопле из-за трения составляет:
где KN - коэффициент потерь сопла первичного потока. Потеря давления из-за трения во всасывающем потоке через кольцевое пространство составляет:
) 2,
где KS - коэффициент потерь на входе вторичного потока. Потеря давления в горле из-за трения составляет:
где KT - коэффициент потери глотки. Потеря давления в диффузоре из-за трения составляет:
где KD - коэффициент потерь диффузора. Следует отметить, что знак соответствует отрицательному потоку от горловины к порту В. Потери определяются для областей с наибольшей скоростью в потоке. По этой причине площадь горловины, которая равна площади впуска диффузора, используется в уравнении потерь диффузора.
Кавитация происходит, когда область низкого давления в потоке падает ниже давления насыщения паром. Это создает карманы пара в жидкости и препятствует дальнейшему увеличению потока через насос. Этот предел расхода можно смоделировать, задав минимальное давление в сопле, при превышении которого скорость жидкости останется постоянной. Общее изменение давления на насосе зависит от этого порога давления на выходе из сопла. Между соплом и диффузором происходит либо изменение давления, либо
Δpa, Диффузор
или мин, в зависимости от того, что меньше.
Общее изменение давления в насадке:
сопло.
Общее изменение давления в кольцевом пространстве составляет:
Кольцевое пространство.
Мотив и всасывающая жидкость одинаковы.
Смешение в горле предполагается равномерным и полным.
Входное отверстие сопла значительно больше, чем выходное отверстие сопла, и кольцевое пространство всасывающей струи значительно меньше, чем входное отверстие всасывания.
Изменение давления из-за сопла не моделируется для реверсированных потоков.
Любое влияние кавитации моделируется как максимальное ограничение на расход в горле.
Центробежный насос (ИЛ) | Насос с фиксированным рабочим объемом (IL) | Насос с компенсацией давления (IL) | Насос переменного рабочего объема (IL)