Оптимизация характеристик иэ

Одной из важнейших характеристик эффективности работы эжектора является коэффициент эжекции, который представляет собой отношение расхода пассивного газа к расходу активного газа: n = G₂/G₁. Так как рассматриваемый процесс нестационарный и периодический, то G₁ и G₂ вычисляются за период через поперечные сечения соответствующих каналов и делятся на время цикла. При вычислении G₁ и G₂ учитывается, что через каждое сечение газ может, как втекать в канал, так и вытекать из него.

Остальные интегральные характеристики, перечисленные в § 2, существенно определяются коэффициентом n и растут вместе с ним.

Подчеркнем, что в ИЭ важно выбрать оптимальное значение не отдельного управления, а их сочетания. С этой целью была проведена серия расчетов, где варьировались управляющие параметры в следующих диапазонах:

- давление в активном газе 1.25 ≤ Р ≤ 10;

- температура 1 ≤ Т ≤ 3.5;

- доля времени работы активной струи 0.1 ≤  ≤ 1;

- частота процесса, характеризуемая числом Струхаля 0.015 ≤ Sh ≤ 1.5.

Варьировались также элементы каналов эжектора.

В основном, приводимые здесь результаты относятся к каналу ИЭ, схематически представленному на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема эжектора

Анализ результатов расчетов показал, что при p > 6 и 0.4 ≤  ≤ 0.6 происходит запирание канала эжектора, поэтому ниже приводятся результаты для тех управлений, которые не вызывают этого явления. Максимальное значение интегральных характеристик получено при Sh = 0.053, Р = 1.25, Т = 3.5.

Обобщающий результат приведен на рис. 8,9, где даны зависимости интегральных характеристик от параметра  и от коэффициента эжекции n. На рис. 8,9 обозначены через Е₃/Е₁, К₃/К₁, J₃/J₁ соответственно отношения полной энергии, кинетической энергии и импульса, вычисленные на выходе из ЭК к значениям этих величин на выходе из канала активного газа за период.

Установлено, что значение n для стационарного режима такого же эжектора в 14 раз меньше, чем для ИЭ при  = 0.1 (рис.8), а импульс на выходе из ИЭ может быть увеличен в 2-2.5 раза по сравнению со стационарным.

При больших значениях Р (8 ≤ Р ≤ 10) влияние температуры Т на интегральные характеристики несущественно, а оптимальные значения  = 0.8 при Sh = 0.21.

Рис. 8. Сравнение результатов расчета коэффициентов эжекции в импульсном процессе при разных частотах с коэффициентом эжекции в стационарном процессе (прямая линия – G2/G1=0.4) при одинаковых P, T и одинаковых формах каналов.

Рис. 9. Распределение интегральных характеристик ИЭ в зависимости от коэффициента эжекции.

Рис. 10.Распределение интегральных характеристик ИЭ в зависимости от доли времени работы активной струи.

Поправить на картинках обозначение импульса – написать J3/J1 вместо Р3/Р1

В заключение приведем пример ИЭ с другим способом подачи активной струи – из кольцевого сопла, имеющего в меридиональном сечении форму сужающегося насадка. Такой способ подачи активного газа избавляет конструкцию ИЭ от подвижных элементов, закрывающих и открывающих вход в канал активного газа.

При такой конструкции происходит мощный приток пассивного газа в канал эжектора.

Отметим, что использование ИЭ в нефтегазовой отрасли может дать значительный экономический эффект при правильном выборе управляющих параметров