２２ ＦＬＵＩＤ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ Ｖｏ１３７，Ｎｏ．４，２００９
文章编号：１００５－－－０３２９（２００９）０４—０ｏ２２—０３
蒸汽喷射器热力设计
丁学俊。张云波 （华中科技大学，湖北武汉４３００７４）
摘要： 对蒸汽喷射器内工质的工作原理进行了分析，建立了蒸汽喷射器的设计计算的简化数学模型，并通过计算获 得蒸汽喷射器的一些重要几何参数，从而为蒸汽喷射器的设计提供一种较为简捷的方法。 关键词：蒸汽喷射器；设计计算；数学模型 中图分类号：ＴＢ７５ 文献标识码：Ａ
Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｓｔｅａｍ Ｊｅｔ Ｅｊｅｃｔｏｒ
ＤＩＮＧ Ｘｕｅ－ｊｕｎ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕｎ—ｂｏ （Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｆｌｕｉｄ ｉｎ ｓｔｅａｍ ｊｅｔ ｅｊｅｃｔｏｒ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎ ｓｉｍｐｌｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ａ ｓｔｅａｍ ｊｅｔ ｅｊｅｃｔｏｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ，ｗｅ ｃｏｕｌｄ ａｃｑｕｉｒｅ ｓｏｍｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｄｉｍｅｎ－ ｓｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｓｉｍｐｌｅｒ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ａ ｓｔｅａｍ ｊｅｔ ｅｊｅｃｔｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｔｅａｍ ｊｅｔ ｅｊｅｃｔｏｒ；ｄｅｓｉｇｎ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ
符 号 Ｐ ——缩放喷管出口压力，Ｐａ Ｐ ——被吸气体的初始压力，Ｐａ 尸。——工作蒸汽的初始压力，Ｐａ 缩放喷管长，ｍ 质量流量比 ｃ ——缩放喷管出口速度，ｍ／ｓ ｃ ——喷嘴出口速度，ｍ／ｓ ｃ．——１点处的速度，ｍ／ｓ １点处的温度，Ｋ Ｐ０． ——ｌ点处混合蒸汽的滞止压力，Ｐａ 。——１点处混合蒸汽的滞止温度，Ｋ Ｐ０． ——工作蒸汽的滞止压力，Ｐａ Ｄ ——距离为 处的管径，ｍ 工作蒸汽的滞止温度，Ｋ 被吸气体的滞止温度，Ｋ Ｃｓ——被吸气体初始速度，ｍ／ｓ 绝热指数 Ｃ——常数 ｃ ——定压比容 动量 ｍ ——工作蒸汽的质量流量，ｋｇ／ｓ
序号 名 称 符号 单位 计算内容 数 值 备注
一 设计参数
1 加热蒸汽压力 P MPa 0.8
2 加热蒸汽温度 t1′ ℃ 300
3 进口冷风温度 t2 ′ ℃ 20
4 出口风温 t2 ″ ℃ 160
5 风道接口尺寸 A×B mm 入出口1600（宽）×1400（高） 二端设置变径大小头
6 入口风量 V2 Kg/s 25.2 设计工况
7 暧风器布置方式 水平风道,立式布置
二 结构特性
1 螺旋翅片管直径 d mm 设计选取 25
2 园形翅片直径 D mm 设计选取 50
3 翅片高度 hрб mm 设计选取 12.5
4 翅片平均厚度 δрб mm 设计选取 0.35
5 翅片节距 sрб mm 设计选取 2.5
6 翅片管横向节距 S1 mm 设计选取 68
7 翅片管纵向节距 s2 mm 设计选取 50
8 平均斜向相对节距 S’2 mm (S12/4+ S22 )0.5 60.5
9 光管有效长度 l mm 设计选取 2700
10 翅片数 n l/sрб 1080
11 每组翅片管排列数 第一排40根 ，第二排39根
第三排40根
12 串联组数 组 4
13 翅片管总数 Σn 根 （41+40+41）×4 488
14 沿空气流向布置管排数 Z 排 4×3 12
15 单根翅片管表面积 F1 m2 2.7×1.489 4.02
16 设计总换热面积 H m2 Σn F1 =488×4.02 1961.8
17 每根翅片管截面积 f1 m2 0.0793 迎风侧
18 空气净流通截面 f m2 4.237
三 蒸汽消耗量计算
1 空气的平均温度 Tp ℃ (t2″+t2′)/2 90 平均温度
2 空气的比热 Cв Kcal/m3℃ 查表得 0.242 平均
蒸汽物理知识点总结初中
一、蒸汽的形成
蒸汽是由液体水在受热过程中产生的气态水蒸气。当液体水受热到一定温度后，水分子开始获得足够的能量以克服液体表面的吸引力，从而脱离液体表面，成为气体状态的水蒸气。这个过程称为汽化。
蒸汽的形成受到温度和压力的影响。一般来说，温度越高，液体受热后形成蒸汽的速度就越快；而压力越大，液体受热后形成蒸汽的温度就越高。这就是为什么在高海拔地区，水煮的时间要比低海拔地区长的原因，因为在较高的地方，水的沸点更低，所以需要更高的温度才能形成蒸汽。
二、 蒸汽的热力学性质
蒸汽是气态的水，所以具有气体的一些特性，比如体积膨胀性、压力性和能量性。
1. 体积膨胀性
蒸汽具有气体的体积膨胀性，即当温度升高时，蒸汽的体积会膨胀。这与固体和液体不同，固体和液体受温度影响很小，而气体则会明显膨胀。因此，热能可以通过蒸汽传递得很快，这也是蒸汽被广泛应用在动力机械、供暖和烹饪等方面的原因之一。
2. 压力性
蒸汽具有气体的压力性，即蒸汽在封闭容器内会产生压力。这是因为蒸汽分子在容器内不断碰撞，与容器壁产生压力。这种压力可以用来驱动涡轮机、汽轮机等动力机械，也可以用来压缩气体，提供工业领域所需要的高压气体。
3. 能量性
蒸汽作为气体，具有能量。当蒸汽释放热能时，蒸汽的能量会减少，从而导致温度下降或者液化。而当蒸汽吸收热能时，蒸汽的能量会增加，从而导致温度上升或者汽化。
蒸汽的能量性是热力机械的基础，包括蒸汽轮机、热机等等。
三、 蒸汽的动力学特性
蒸汽的动力学特性涉及到流体力学的相关知识。蒸汽在流体力学中表现出很多特性，比如流速、能量损失、压力损失等。
1. 流速
蒸汽作为气体，具有流动的特性。蒸汽在管道内流动时，会受到管道壁的阻力，从而产生流速。流速可以通过管道的形状、尺寸、蒸汽的温度和压力等因素来控制。 2. 能量损失
蒸汽在流动过程中，会受到能量损失。能量损失主要是指在蒸汽输送过程中，蒸汽流速和压力发生变化，从而导致蒸汽的能量损失。这种损失可以通过管道的优化设计、减少阻力等方式来减少。
附表9 空气的热力性质 附表9 空气的热力性质 /KT /CtD /(kJ/kg)h rp rv 0/[kJ/(kgK)]s⋅ 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 -73.15 -63.15 -53.15 -43.15 -33.15 -23.15 -13.15 -3.15 6.85 16.85 26.85 36.85 46.85 56.85 66.85 76.85 86.85 96.85 106.85 116.85 126.85 136.85 146.85 156.85 166.85 176.85 186.85 196.85 206.85 216.85 201.87 211.94 221.99 232.04 242.08 252.12 262.15 272.19 282.22 292.25 302.29 312.33 322.37 332.42 342.47 352.54 362.61 372.69 382.79 392.89 403.01 413.14 423.29 433.45 443.62 453.81 464.02 474.25 484.49 494.76 0.341 4 0.405 1 0.476 8 0.557 1 0.646 6 0.745 8 0.855 5 0.976 1 1.108 4 1.253 1 1.410 8 1.582 3 1.768 2 1.969 3 2.186 5 2.420 4 2.672 0 2.941 9 3.231 2 3.540 7 3.871 2 4.223 8 4.599 3 4.998 9 5.423 4 5.873 9 6.351 6 6.857 5 7.392 7 7.958 4 585.82 518.39 461.41 412.85 371.17 335.21 303 92 276.61 252.62 231.43 212.65 195.92 180.98 167.57 155.50 144.60 134.73 125.77 117.60 110.15 103.33 97.069 91.318 86.019 81.130 76.610 72.423 68.538 64.929 61.570 6.300 0 6.349 1 6.395 9 6.440 6 6.483 3 6.524 3 6.563 6 6.601 5 6.638 0 6.673 2 6.707 2 6.740 1 6.772 0 6.802 9 6.833 0 6.862 1 6.890 5 6.918 1 6.945 0 6.971 3 6.996 9 7.021 9 7.046 4 7.070 3 7.093 7 7.116 6 7.139 0 7.161 0 7.182 6 7.203 7 11 附表9 空气的热力性质 附表8（续） /KT /CtD /(kJ/kg)h rp rv 0/[kJ/(kgK)]s⋅ 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 226.85 236.85 246.85 256.85 266.85 276.85 286.85 296.85 306.85 316.85 326.85 336.85 346.85 356.85 366.85 376.85 386.85 396.85 406.85 416.85 426.85 436.85 446.85 456.85 466.85 476.85 486.85 496.85 506.85 516.85 505.04 515.34 525.66 536.01 546.37 556.76 567.16 577.59 588.04 598.52 609.02 619.54 630.08 640.65 651.24 661.85 672.49 683.15 693.84 704.55 715.28 726.04 736.82 747.63 758.46 769.32 780.19 791.10 802.02 812.97 8.555 8 9.186 1 9.850 6 10.551 11.287 12.062 12.877 13.732 14.630 15.572 16.559 17.593 18.676 19.810 20.995 22.234 23.528 24.880 26.291 27.763 29.298 30.898 32.565 34.301 36.109 37.989 39.945 41.978 44.092 46.288 58.440 55.519 52.789 50.232 47.843 45.598 43.488 41.509 39.645 37.889 36.234 34.673 33.198 31.802 30.483 29.235 28.052 26.929 25.864 24.853 23.892 22.979 22.110 21.282 20.494 19.743 19.026 18.343 17.690 17.067 7.224 5 7.244 9 7.265 0 7.284 7 7.304 0 7.323 1 7.341 8 7.360 3 7.378 5 7.396 4 7.414 0 7.431 4 7.448 6 7.465 5 7.482 1 7.498 6 7.514 8 7.530 9 7.546 7 7.562 3 7.577 8 7.593 1 7.608 1 7.623 0 7.637 8 7.652 3 7.666 7 7.681 0 7.695 1 7.709 0 12 附表9 空气的热力性质 附表8（续） /KT /CtD /(kJ/kg)h rp rv 0/[kJ/(kgK)]s⋅ 800 810 820 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930 940 950 960 970 980 990 1 000 1 010 1 020 1 030 1 040 1 050 1 060 1 070 1 080 1 090 526.85 536.85 546.85 556.85 566.85 576.85 586.85 596.85 606.85 616.85 626.85 636.85 646.85 656.85 666.85 676.85 686.85 696.85 706.85 716.85 726.85 736.85 746.85 756.85 766.85 776.85 786.85 796.85 806.85 816.85 823.94 834.94 845.96 857.00 868.06 879.15 890.26 901.39 912.54 923.72 934.91 946.13 957.37 968.63 979.90 991.20 1 002.52 1 013.86 1 025.22 1 036.60 1 047.99 1 059.41 1 070.84 1 082.30 1 093.77 1 105.26 1 116.76 1 128.28 1 139.82 1 151.38 48.568 50.935 53.392 55.941 58.584 61.325 64.165 67.107 70.155 73.310 76.576 79.956 83.452 87.067 90.805 94.667 98.659 102.78 107.04 111.43 115.97 120.65 125.49 130.47 135.60 140.90 146.36 151.98 157.77 163.74 16.472 15.903 15.358 14.837 14.338 13.861 13.403 12.964 12.544 12.140 11.753 11.381 11.024 10.681 10.352 10.035 9.730 5 9.437 6 9.155 5 8.884 5 8.622 9 8.371 3 8.128 1 7.894 5 7.669 6 7.452 1 7.242 4 7.040 4 6.845 4 6.656 9 7.722 8 7.736 5 7.750 0 7.763 4 7.776 7 7.789 8 7.802 8 7.815 6 7.828 4 7.841 0 7.853 5 7.8659 7.878 2 7.890 4 7.902 4 7.914 4 7.926 2 7.938 0 7.949 6 7.961 2 7.972 7 7.984 0 7.995 3 8.006 5 8.017 5 8.028 5 8.039 4 8.050 3 8.061 0 8.071 6 13 附表9 空气的热力性质 附表8（续） /KT /CtD /(kJ/kg)h rp rv 0/[kJ/(kgK)]s⋅ 1 100 1 110 1 120 1 130 1 140 1 150 1 160 1 170 1 180 1 190 1 200 1 210 1 220 1 230 1 240 1 250 1 260 1 270 1 280 1 290 1 300 1 310 1 320 1 330 1 340 1 350 1 360 1 370 1 380 1 390 826.85 836.85 846.85 856.85 866.85 876.85 886.85 896.85 906.85 916.85 926.85 936.85 946.85 956.85 966.85 976.85 986.85 996.85 1 006.85 1 016.85 1 026.85 1 036.85 1 046.85 1 056.85 1 066.85 1 076.85 1 086.85 1 096.85 1 106.85 1 116.85 1 162.95 1 174.54 1 186.15 1 197.77 1 209.40 1 221.06 1 232.72 1 244.41 1 256.10 1 267.82 1 279.54 1 291.28 1 303.04 1 314.81 1 326.59 1 338.39 1 350.20 1 362.03 1 373.86 1 385.71 1 397.58 1 409.45 1 421.34 1 433.24 1 445.16 1 457.08 1 469.02 1 480.97 1 492.93 1 504.91 169.88 176.20 182.71 189.40 196.29 203.38 210.66 218.15 225.85 233.77 241.90 250.25 258.83 267.64 276.69 285.98 295.51 305.30 315.33 325.63 336.19 347.02 358.13 369.51 381.19 393.15 405.40 417.96 430.82 444.00 6.475 2 6.299 7 6.129 9 5.966 2 5.807 7 5.654 4 5.506 5 5.363 3 5.224 7 5.090 5 4.960 7 4.835 2 4.713 5 4.595 7 4.481 5 4.370 9 4.263 8 4.159 8 4.059 2 3.961 6 3.866 9 3.775 0 3.685 8 3.599 4 3.515 3 3.433 8 3.354 7 3.277 8 3.203 2 3.130 6 8.082 2 8.092 7 8.103 1 8.113 4 8.123 7 8.133 9 8.144 0 8.154 0 8.163 9 8.173 8 8.183 6 8.193 4 8.203 1 8.212 7 8.222 2 8.231 7 8.241 1 8.250 4 8.259 7 8.269 0 8.278 1 8.287 2 8.296 3 8.305 2 8.314 2 8.323 0 8.331 8 8.340 6 8.349 3 8.357 9 14
