蒸汽喷射泵的设计

蒸汽喷射式热泵一. 蒸汽热损失概述1.1蒸汽节流减压造成的能量损失在工业生产过程中，经常需要不同压力等级的蒸汽，传统的方法是采用节流减压的方式供热。

但是，蒸汽节流减压后会产生能量的无效贬值，使蒸汽质量降低，造成热能的浪费。

节流减压是一种典型的不可逆过程。

蒸汽在流道中流过突然缩小截面产生压力降的现象称为节流。

由于被节流的蒸汽在缩孔处产生强烈摩擦，使一部分动能用来克服摩擦阻力，这部分动能最后又转变成为热能被蒸汽本身所吸收。

虽然节流前后蒸汽的焓值没有变化，但涡流使大量分子由规则运动变为无序运动，产生耗散功，导致熵的增加，使蒸汽的做功能力降低，质量变差。

1.2低压废蒸汽造成的热损失许多工业生产领域都离不开使用蒸汽，如化工，橡胶，印染，制药，火力发电，集中供热等等。

在蒸汽的使用过程中，都不可避免地会产生大量的低压蒸汽。

低压蒸汽的特点是压力低、焓值低，回收起来投资大，经济性差，过去的做法往往是排入大气，直接放散。

这样既污染环境，不利于环保，又造成大量能源的浪费。

但是，由于低压蒸汽的特点，使其很难找到合理的用途。

1.3产生低压蒸汽的另一个途径是高温冷凝水。

新蒸汽在完成做功过程或加热过程，放出汽化潜热后，会形成高温冷凝水。

冷凝水在排放过程中，由于压力降低，再次产生闪蒸汽，其数量约占凝结水量的１０％左右。

这部分闪蒸汽也是低压蒸汽，回收难度大，又不经济，所以一般都排放掉了。

这部分闪蒸汽的数量可观，造成的能源浪费是不容忽视的。

1.4合理使用蒸汽是节约用能，提高企业经济效益的重要措施之一，它既包括蒸汽量的节约，也包括蒸汽质的节约。

所以，合理匹配蒸汽的压力等级，提高蒸汽的使用效率，回收低品位蒸汽，寻求节能的新途径，成为节能工作研究的新课题。

二. 蒸汽喷射式热泵2.1蒸汽喷射式热泵的结构及工作原理蒸汽喷射式热泵是射流技术在传热领域的应用。

蒸汽喷射式热泵技术起源于俄罗斯，从二十世纪八十年代开始传入中国，但基本上停留在学术研究方面，近几年才开始应用于工程领域。

图 2 机械加工工艺图图 1 蒸汽喷射器工作原理图设备与自动化新 型 蒸 汽 喷 射 器 的 研 制王立柱 1 王正顺 1 孙京丹 1 于士淋 21.山东轻工业学院制浆造纸教育部重点实验室 山东 济南 （250353）2.山东道恩集团烟台化工设计院 山东 烟台 （265700）摘 要：在制浆造纸过程中，用蒸汽对液体直接加热比较普遍。

但在温差较大时使用此方法，环境会比 较恶劣，出现诸多问题，比如高噪音、强震动、混合效率低等。

为解决此类问题，通过研究试验制 作出一款高效、低噪音、低震动的高效汽液混合器，在实际生产过程中，达到了较好的效果。

关键词：蒸汽喷射器；汽水混合器1 概况本公司制浆系统中存在一个热水提取黑液工艺， 用 75- 80℃热水置换粗浆中的黑液，公司初期采用 SQS 系列汽水混合器，因占地面积大、水锤震动大、加 热能力不足等原因被淘汰。

目前，各车间只能采用低 效率的直通式，震动相对较小，但耗汽大，蒸汽效率只 发挥到 60%，而且加热过程中伴随较大水锤，水锤依 然对罐体、管道和楼板都存在危害。

经研究水蒸汽喷射泵 [1] 并结合目前市场加热设 备，研制出一款新型汽水混合器，可以自己制作，成本 低廉，完全解决了蒸汽加热冷水的难题。

并且其推广 范围非常广，所有用蒸汽加热液体的地方均可使用。

了动力，形成良好的搅拌，使热量在最短的时间里分散开，混合均匀。

喷射器喷射造成的循环就能够保证 混合而避免温度分层现象。

2.2 机械加工工艺图2 蒸汽喷射器工作原理 2.1 蒸汽喷射器的工作原理设备制作考虑制作成本和性能，图中所有直管均 采用无缝钢管，DN50/DN100 为普通碳钢变径，其余支撑均为碳钢件，成本非常低且不影响使用效果。

如果 加热介质有特殊的要求，材质也可以采用不锈钢，但 造价会高一些。

2.3 蒸汽喷射器试验 冷水槽中安装一台蒸汽喷射器进行试验：表 1 蒸汽喷射器试验结果项目 蒸汽压力 初始液量 终点液量 累计时间 数据 试验状态 8000 公斤 10008 公斤 1 小时 5bar 蒸汽喷射器用蒸汽加热水或其他液体，喷射器吸 入冷液体，与蒸汽在喷射器内部混合，将被加热的液 体喷入存储箱。

关于蒸汽喷射泵1、水蒸汽喷射泵原理。

单级水蒸汽喷射泵结构如下图所示：图一：单级水蒸汽喷射泵原理水蒸汽喷射泵由蒸汽喷嘴及泵的外壳组成。

蒸汽喷嘴固定在外壳前端。

泵的外壳可分为被抽气体吸入端、蒸汽与被抽气体的混合段及收缩段、喉口部、扩张段组成。

蒸汽喷嘴是一个拉瓦尔喷头。

在喷出口附近高压蒸汽以绝热膨胀而喷出，蒸汽的压力能转化为速度能而形成超音速蒸汽流，这一段被称为绝热膨胀段。

超音速蒸汽流在运动过程中吸附周围的气体分子，使这些分子加入到蒸汽流股中，流股的体积不断扩大，速度逐渐降低，因此这一段被称为混合段。

当气流进入壳体的收缩段后，由混合气体组成的流股体积被压缩，其速度能又转化为压力能而向扩张段排出。

这就是单级泵工作的原理。

由此可见单级蒸汽喷射泵以高压水蒸汽为能源介质，将低压（P1）的被抽气体和蒸汽混合成压力较高（P2）的气体而一起排出。

喷射泵排出气体压力（P2）及吸入端被抽气体的压力（P1）之比，就称为该泵的压缩比。

K＝P2/P1压缩比越大，所需的能量越多即蒸汽消耗越高。

目前水蒸气喷射泵的压缩比通常小于8。

当压缩比大于10时，蒸汽消耗急剧增高。

压缩比达到12时，单级泵的能力已趋于极限。

2、多级水蒸汽喷射泵的组成及其工作原理由于单级泵压缩比有限，达不到真空冶金所需的0.5Torr，所以需要多级泵串联起来，逐级压缩，这就形成了蒸汽喷射泵系统。

下图是五级泵系统图：五级泵由前三级增压泵（S1，S2，S3）冷凝器C1及以后的二级喷射泵S4a，S4b，S5a，S5b及二个冷凝器C2，C3构成。

被抽气体经第一级增压泵S1向第二级增压泵S2前端排出。

S1的负荷就是来自真空室的被抽气体。

而S2的负荷则包括来自真空室的气体及由S1喷出的蒸汽。

因此，S2的负荷比S1大得多。

同理，S3的负荷是S2的负荷加上来自S2的蒸汽。

为了减轻后面二级泵的负荷，在S3后设一冷凝器C1。

通过C1喷水，将S1，S2，S3的蒸汽冷凝，同时使被抽气体温度降低。

喷射泵计算公式
喷射泵（也称为喷射器或蒸汽喷射泵）的设计和计算通常涉及多个参数和公式，以下是一些基本的计算公式和设计考虑因素：
1.工作原理：
喷射泵利用高压流体（如蒸汽）在喷嘴处加速并减压，产生真空以吸入低压流体或气体。

吸入流体与工作流体混合后，在扩散器中速度降低、压力升高，并最终排出。

2.主要设计参数及计算关系：
喉部面积比(Ae/Ad)：喷嘴喉部面积与扩散器喉部面积之比，影响混合效率和抽吸能力。

膨胀比(ER)：工作流体在喷嘴出口处的速度动能与其在入口处的压力能之比，即ER=v²/(2·γ·ΔP)，其中v是喷嘴出口速度，γ是工作流体的比热比，ΔP是工作蒸汽前后压差。

压缩比(CR)：喷射泵进口处的绝对压力与混合室出口处的绝对压力之比。

混合室长度和直径：影响混合效率和性能稳定性的关键几何尺寸。

工作蒸汽消耗量：根据所需的抽气能力和膨胀比计算得到。

3.计算实例：
工作蒸汽流量Qs的计算可能基于能量守恒定律，通过已知的入口和出口条件以及理想气体方程来估算。

抽吸能力（如抽气速率Qa或抽吸压力）可以根据经验公式或者更为详细的两相流动模型进行计算。

实际工程应用中，喷射泵的设计需要综合运用上述原理并通过实验数据校核。

由于设计过程相当复杂且受到许多变量的影响，通常会使用专门的软件或详细的设计手册来进行精确计算。

压缩比β 3.86膨胀比E 44.1系数e 6系数C 2.58喉部直线长度L0163.0L1244.4L2407.4D157.6d149.9d225.73工作蒸汽要求工作蒸汽压力不宜过高,以免喷嘴喉径过小造成堵塞,当喉径小于6mm 时,必须要求在蒸汽入口处装设蒸汽过滤器.一般情况下,蒸汽压力6~12kg/cm2较宜.4压缩比与分级末级排放压力应稍高于1.035~1.1kg/cm2,取1.05kg/cm2较宜5级间压力分配计算真空系统要求达到的压力0.01排出压力 1.05蒸汽喷射泵级数n 3总压缩比β0105等比压缩,每级压缩比β4.718第n级吸入、排入压力为n＝1 P 210.01 P 310.0472n>1时第2级P 220.0472P 320.223第3级P 230.223P 331.054抽出气体的当量空气量03P02P 132-=n n P P n n P P 23β=吸入温度95把抽出气体分为两部分：a水蒸气b混合空气水蒸气量100相对分子量校正系数Cw0.8温度校正系数Ct0.957校正后的水蒸气量G水蒸气130.62混合气体量290混合气体相对分子量Mw41.4相对分子量校正系数Cw 1.15温度校正系数Ct0.967校正后的混合气量G混合气260.8抽出气体的当量空气量G2391.40 5抽气量的确定G抽气量＝G工艺可凝气＋G工艺不凝气＋G水蒸气注：1 蓝色为需要基本输入的数据2 红色为得到的结果℃kg/hkg/h kg/hkg/h kg/hE C10 1.6 12 1.68 14 1.76 16 1.84 18 1.92 202 25 2.17 30 2.33 35 2.46 40 2.58 45 2.7 50 2.83 55 2.95 60 3.05 65 3.14 70 3.23 75 3.32 80 3.41 85 3.5 90 3.59100 3.75 120 4.07 140 4.36 160 4.6 180 4.84 200 5.06 250 5.53 3006 350 6.43 400 6.8 4507.17 5007.5 5507.8 6008.1 6508.4 7008.7 7508.95 8009.2 8509.4 9009.6 100010 120010.8 140011.6 160012.3 180012.8 200013.4 250014.7 300015.9 350016.9400017.8。

蒸汽喷射式热泵原理蒸汽喷射式热泵是一种利用蒸汽动力实现热能传递的热泵系统。

它通过蒸汽喷射产生高温高压的蒸汽，再将高温高压蒸汽与待加热的流体进行混合，从而实现热能的传递。

蒸汽喷射式热泵具有节能、环保、安全可靠等优势，在工业领域中得到广泛的应用。

蒸汽喷射式热泵的工作过程包括蒸汽产生、喷射、增压和混合四个步骤。

蒸汽产生是蒸汽喷射式热泵的第一步，它通常通过蒸汽发生器来实现。

蒸汽发生器的主要作用是在进入喷射器之前将水加热并转化为蒸汽。

为了提高效率，蒸汽发生器通常采用多级加热方式，即将蒸汽的温度逐级提高，以提高蒸汽喷射的能力。

喷射是蒸汽喷射式热泵的第二步，它是通过使用高速的蒸汽将低温低压的流体混合到热泵系统中，从而实现热能的传递。

喷射器通常由一个喷嘴和一个真空室组成。

蒸汽经过喷嘴进入真空室，在真空室内产生高速蒸汽射流。

低温低压流体进入喷嘴附近，通过与高速蒸汽的混合，使其增加速度并形成混合流体。

增压是蒸汽喷射式热泵的第三步，它是为了增加流体的压力以满足应用要求。

在增压阶段，高速混合流体通过增压器进入，增压器中通常设置有转动元件，如转子或动叶片。

高速流体经过增压器的转动元件，使其速度减小，而压力增加。

通过这种方式，增压后的混合流体达到了所需的压力。

混合是蒸汽喷射式热泵的最后一步，它是为了实现热能的传递。

增压后的混合流体与待加热的流体进行混合，并在混合过程中实现能量传递。

高温高压的混合流体与待加热的流体发生热交换，从而使待加热的流体的温度升高。

同时，高温高压的混合流体也发生冷却，温度降低并形成低温低压的混合流体。

低温低压的混合流体进入真空室再次进行喷射循环，从而实现了热能的回收利用。

综上所述，蒸汽喷射式热泵通过蒸汽喷射产生高温高压的蒸汽，并将其与待加热的流体进行混合，从而实现热能的传递。

它的工作过程包括蒸汽产生、喷射、增压和混合四个步骤。

蒸汽喷射式热泵具有节能、环保、安全可靠等优势，在工业领域中有着广泛的应用前景。

水蒸汽喷射真空泵样式及组成一、序言水蒸汽喷射真空泵有单级泵和多级泵之分,以适应用户的不同需要。

一般,真空度(残压大于100mmHg(Torr 的，使用单级泵就够了，否则就要使用多级泵。

在多级泵中，前一级泵排出的混合气体，将成为下一级的负荷。

为了减少这一负荷，可在这两段喷射器之间设置冷凝器，以冷凝可凝性气体，特别是工作蒸汽。

基于冷却机理的不同，冷凝器可分为混合直冷式和列管间冷式。

而混合直冷式冷凝器又可分为（强制膜）喷淋式和分水盘（筛板式）等不同形式。

基于冷却水温的限制（一般在25～35℃）。

在第三级喷射器之前不宜（或不能）设置冷凝器，除非用低温水（10℃以下）。

二、单级蒸汽喷射泵（恒背压喷射器）单级蒸汽喷射泵的工作真空度（残压）一般在100mmHg(Torr至760mmHg(Torr之间，极限真空度（残压）可达到75 mmHg（Torr），排出压力为760 mmHg(Torr。

单级喷射泵的结构如下图：单级泵是排出背压为一个绝对大气压的恒背压喷射器。

三、两级蒸汽喷射泵顾明思义，两级蒸汽喷射泵是由两个蒸汽喷射器所组成。

其中，第一级蒸汽喷射器为恒背压喷射器。

两级蒸汽喷射泵的工作真空度（残压）区间一般为30mmHg(Torr～100mmHg(Torr,极限真空度可达到5mmHg(Torr～20mmHg(Torr。

两级蒸汽喷射泵有以下二种结构：1.直接串联结构：这一型式适用于被抽气体和喷射器需保持高温的场合，但能耗较高，喷射泵工作效率太低。

2.间接串联结构：图一、图二所示的两个喷射器中间分别插入了混合直冷式和列管间冷式冷凝器，其作用为冷却第二级喷射器的工作蒸汽，从而提高第一级喷射器的工作效率，节省工作蒸汽。

四、三级蒸汽喷射泵三级蒸汽喷射泵由三个蒸汽喷射器组成。

其第一级蒸汽喷射器也是恒背压喷射器。

三级蒸汽喷射泵的工作真空度（残压）区间一般为：5mmHg～30mmHg(Torr，极限真空度可达到2mmHg。

常用三级蒸汽喷射泵有以下二种结构：1. 第二、第三级直接串联：这一结构常被用于被抽气体中不凝性气体较大，而可凝性气体较小的场合。

蒸汽喷射泵系统优化设计作者：颜俏泽陈君杰陈婷婷来源：《科技创新与应用》2016年第12期摘要：文章对蒸汽喷射泵的基本工作原理进行了概述并分析了蒸汽喷射泵的工作原理，总结出蒸汽喷射泵的不足之处，并在此基础上进一步对蒸汽喷射泵进行了系统优化设计，以便提升蒸汽喷射泵的性能。

关键词：蒸汽喷射泵；凝结水；闪蒸汽；余热利用1 蒸汽喷射泵理论概述蒸汽喷射泵顾名思义是一种以蒸汽为动力源的机械设备，作为一种能源，蒸汽应用范围十分广泛，涉及的产业也十分多，在电力、纺织、印刷、化工、冶金等诸多行业中，无论是重工业生产还是民用生产都有着不同的贡献与作用。

当前我国蒸汽系统热能源的使用率仍旧低于国际平均水平，举例来讲，我国工业蒸汽锅炉约52×104台，总装机容量约为125×104MW，而使用效率与国际水平相差50%。

造成这种现象的主要原因在于，我国蒸汽管网中疏水阀的蒸汽泄露比较严重，年漏气总量达2.8×1088t，约等于4200×104t标准煤。

在生产过程中产生的额外能源也未能有效的回收利用，造成了资源浪费。

实际工作中产生的大量凝结水并未得到有效的利用，而是直接通过生产加工流程直接排放。

而大量的闪蒸汽也与凝结水相似未回收利用，长此以往，这些可利用资源便产生了隐形资源的严重浪费。

我国在工业发展之初把蒸汽喷射技术引入国内，由于其具备良好的性能，所以逐渐获得了国内多个行业的认可，尤其在对于蒸汽喷射技术的需求仍旧没有减少，反而对技术推进有着更高的呼声，也是近年来我国工业生产中众多行业所青睐的热门技术之一。

蒸汽喷射泵是射流技术在传热领域的应用，近年来开始被用于工程建筑中。

2 蒸汽喷射泵的工作原理蒸汽喷射泵的设备结构主要由喷嘴、吸入段、混合段、扩压段等组成。

蒸汽喷射泵的基本构造简单，但在工作中有着不可忽视的工作效率。

蒸汽喷射泵的基本工作原理是基于发拉尔喷管理论构建的一个运动系统，吸引大量的高压蒸汽，在泵体内高速流动，并挤压到喷嘴，并在喷嘴中形成绝热膨胀，挤压出的蒸汽形成超声波，并降低周围的压力，在吸入段形成负压，并抽引闪蒸汽。

蒸汽喷射泵系统优化设计文章对蒸汽喷射泵的基本工作原理进行了概述并分析了蒸汽喷射泵的工作原理，总结出蒸汽喷射泵的不足之处，并在此基础上进一步对蒸汽喷射泵进行了系统优化设计，以便提升蒸汽喷射泵的性能。

标签：蒸汽喷射泵；凝结水；闪蒸汽；余热利用1 蒸汽喷射泵理论概述蒸汽喷射泵顾名思义是一种以蒸汽为动力源的机械设备，作为一种能源，蒸汽应用范围十分广泛，涉及的产业也十分多，在电力、纺织、印刷、化工、冶金等诸多行业中，无论是重工业生产还是民用生产都有着不同的贡献与作用。

当前我国蒸汽系统热能源的使用率仍旧低于国际平均水平，举例来讲，我国工业蒸汽锅炉约52×104台，总装机容量约为125×104MW，而使用效率与国际水平相差50%。

造成这种现象的主要原因在于，我国蒸汽管网中疏水阀的蒸汽泄露比较严重，年漏气总量达2.8×1088t，约等于4200×104t标准煤。

在生产过程中产生的额外能源也未能有效的回收利用，造成了资源浪费。

实际工作中产生的大量凝结水并未得到有效的利用，而是直接通过生产加工流程直接排放。

而大量的闪蒸汽也与凝结水相似未回收利用，长此以往，这些可利用资源便产生了隐形资源的严重浪费。

我国在工业发展之初把蒸汽喷射技术引入国内，由于其具备良好的性能，所以逐渐获得了国内多个行业的认可，尤其在对于蒸汽喷射技术的需求仍旧没有减少，反而对技术推进有着更高的呼声，也是近年来我国工业生产中众多行业所青睐的热门技术之一。

蒸汽喷射泵是射流技术在传热领域的应用，近年来开始被用于工程建筑中。

2 蒸汽喷射泵的工作原理蒸汽喷射泵的设备结构主要由喷嘴、吸入段、混合段、扩压段等组成。

蒸汽喷射泵的基本构造简单，但在工作中有着不可忽视的工作效率。

蒸汽喷射泵的基本工作原理是基于发拉尔喷管理论构建的一个运动系统，吸引大量的高压蒸汽，在泵体内高速流动，并挤压到喷嘴，并在喷嘴中形成绝热膨胀，挤压出的蒸汽形成超声波，并降低周围的压力，在吸入段形成负压，并抽引闪蒸汽。