Газовые эжекторы используются для смешения газовых потоков (в простейшем и наиболее распространенном случае - двух). В результате смешения изменяются параметры торможения и статические параметры смешиваемых потоков. Основная особенность физического процесса в эжекторе заключается в том, что смешение потоков происходит при больших скоростях эжектирующего (активного) газа.

Принцип действия ступени эжектора можно уяснить из рассмотрения схемы, представленной на рис.1.

 

Основными элементами ступени являются сопло А, камера смешения Б и диффузор В^*. Эжектирующий газ под давлением подается к соплу А. Расширяясь в сопле, поток газа приобретает в сечении 1 сверхзвуковую скорость. В камере смешения Б струя активного газа взаимодействует с эжектируемой (пассивной) средой и увлекает ее в диффузор, где и происходит сжатие образовавшейся смеси

Опытное изучение механизма эжекции в камере смешения показывает, что наиболее существенное влияние на процесс смешения оказывают турбулентность потоков и волновая структура сверхзвуковой эжектирующей струи.

Изучение спектров осесимметричной сверхзвуковой струи позволяет установить, что по мере удаления от сопла на периферии струи образуется пограничный слой. В кольцевом пограничном слое скорости меняются от малых дозвуковых на периферии до сверхзвуковых на участке, примыкающем к ядру струи. Заметим, что в соответствии с волновым спектром струи статическое давление по оси ядра струи периодически меняется. По диаметру струи давления распределяются также неравномерно: в струе образуются поперечные градиенты давления. В сечениях за скачками градиенты давления направлены к периферии струи, а в сечениях за волнами разрежения - к оси струи. В дозвуковом участке пограничного слоя статическое давление близко к давлению среды. На некотором расстоянии от сопла вся струя становится дозвуковой: в этой области статическое давление распределяется по оси и по сечению практически равномерно.

Эти особенности поля осесимметричной сверхзвуковой затопленной струи позволяют заключить, что между внешней средой и струей происходит непрерывный обмен частицами. Поперечные перемещения частиц из пограничного слоя в ядро и из ядра в пограничный слой осуществляются с интенсивностью, переменной вдоль оси.

Вернемся к рассмотрению процесса в эжектора (рис.1). В сечении 2 смешанный поток с неравномерным профилем скоростей заполняет входную часть диффузора. На участке 2—3 в горловине диффузора происходит дальнейшее перемешивание потока. На участке 1—2 процесс смешения можно приближенно считать изобарическим. На участке 2—3 смешение и выравнивание потока сопровождаются повышением среднего по сечению давления. В выходной части диффузора (участок 3—4) происходит дальнейшее повышение давления.

В литературе иногда рассматривается иная схема процесса смешения, когда расстояние между выходной кромкой сопла и входным сечением горловины диффузора х=0. Такие эжекторы (компрессоры) называют эжекторами с цилиндрической камерой смешения или с постоянной площадью смешения

Однако указанное деление не имеет особого смысла, так как рассмотренная схема (рис.1) переходит в другую путем непрерывного уменьшения величины х до нуля

Газовые эжекторы находят широкое и разнообразное применение в технике. В таких аппаратах происходит смешения газовых потоков.

В вентиляции эжекторы применяются для удаления из помещений воздуха, содержащего взрывоопасные или агрессивные пыли, пары, газы, и для отсасывания газов, содержащих твердые взвешенные примеси, быстро истирающие лопасти вентиляторов, а также для энергичного перемешивания воздуха с различными температурами.

Газовые эжекторы применяются в нефтегазовое промышленности (рис.1,2), где их использование позволяет повысить эффективность газовых скважин низкого давления, производить добычу из скважин с закрытым устьем, определить моменты истощения и образования газа, повысить емкость механических компрессоров.

Газовые эжекторы могут применяться для создания вакуума до нескольких торр в механизмах захвата и позиционирования промышленных роботов.

Конструктивно ЗУ эжекторного типа (рис.1) представляет собой корпус 3, на котором укреплен держатель 2 с резиновыми амортизирующими кольцами 1. Корпус 3 связан с распределителем 5, устанавливаемым на кисти промышленного робота. Система распределения воздуха по питающему каналу 7 и рабочим соплам 8 от жиклера 4 создает отсос воздуха из-под резиновых колец 1, за счет чего объект прижимается к торцу колец 1. Регулирование усилия захвата и вывод захватного устройства на рабочий режим производятся регулировочными каналами 6. Для эжекторных, а также вакуум-присосных захватывающих устройств характерен амортизирующий эффект, в связи с чем такие устройства чаще всего используются при работе с легкодеформируемыми и хрупкими объектами.