Operation of a mixer-ejector in the cavitation mode is investigated. An analytical expression for the dimensionless pressure-capacity curve of the cavitational mixer-ejector is derived. The limiting allowable characteristics permitting analysis of the unit are obtained for known physical properties of the components of the mixture and their volume fractions within the fl ow of the mixture. An example is cited for analysis of a cavitational mixer-ejector. Keywords: fl ow of mixture, method of mixture preparation, cavitation, mixer-ejector, working model, cavitation numbers, head, coeffi cient of ejection, head-capacity curve, limiting allowable characteristics, example of analysis.High-quality mixtures of liquid, gaseous, and solids (granular) substances are widely used in machine building and the chemical, petroleum, and construction branches of industry.The quality of a mixture is characterized by homogeneity of the structure and degree of dispersivity of the components.Methods employed for mixture production: the chemical method is energy-intensive (repeated treatment of the flow of components is required); the micro-fluid and membrane methods are characterized by relatively low energy outlays as compared with the mechanical method, but are unproductive and unreliable in view of possible plugging of the channels of the unit with solid particles and gas bubbles;the hydrodynamic method of mixing is based on artificially induced turbulence of the flow by complex channel configuration (containing different components that divert the mechanical trajectory of the fluid particles); the method is highly productive, but is energy-intensive in view of the high hydraulic resistance in the flow-through section of the unit; and the cavitation method of treating the flow in a hydrodynamic mixer − process of local energy concentration (pulsations and collapse of cavitation bubbles − cavities) is sufficient for mixing of a multi-component medium on the micro-level, and formation of a highly disperse mixture resistant to lamination [1, 2].All of the above-enumerated methods are used for production of quality mixtures. The steps in the production process for mixture preparation are: formulation of the composition of the mixture, preparation of the mixture, and establishment of a sufficient head for the flow of the mixture during its transport through a pipeline.The functions of the metering device, mixer, and pump can be unified into a single unit − ejector (Fig. 1), which ensures mixing of the flows with subsequent transport of the final product to the consumer.The following are incorporated as component parts into the ejector: supply pipes for the carrying medium (active flow) and additives (passive flow), nozzle, receiving and mixing chambers, confusor, and diffuser. The carrying medium enters the nozzle, forming a high-velocity jet, which places the medium from the receiving chamber into motion due to shearing forces, forming a continuous influx of the additive. In the mixing chamber, energy-exchange and intermixing take place

No abstract

Южно-Уральский государственный университет, г. ЧелябинскВыполнен обзор исследований струйного насоса. Показано, что его расчет основывается, как правило, на квазиодномерных моделях, базирующихся на уравнениях баланса расходов, энергии, количества движения. Одномерные теории устанавливают взаимосвязь параметров потоков на входе и выходе аппарата и его составных частей. Определение распределения параметров вдоль эжектора не представляется возможным. Это затрудняет, с одной стороны, более полное понимание рабочего процесса, а с другой -оптимальное профилирование проточной части аппарата. Метод CFD позволяет детально проанализировать рабочий процесс насоса. Об этом свидетельствуют публикации, посвящённые исследованию влияния формы проточной части на энергетические и кавитационные характеристики насоса.Целью настоящей работы являлось получение численной модели течения жидкости в проточной части струйного насоса, определение полей скорости и давления в области вовлечения пассивной среды в спутное со струей движение.Представлены материалы лабораторных испытаний струйного насоса и численная модель течения жидкости. Модель основывалась на уравнениях: неразрывности; Навье-Стокса; переноса кинетической энергии турбулентности k и относительной скорости диссипации ε этой энергии. Численная модель решалась в программном комплексе ANSYS Fluent. Лабораторные испытания струйного насоса проводились на стенде в лаборатории кафедры «Гидравлика и гидропневмосистемы» ЮУрГУ. Струйный насос выполнен с коническим соплом, открытой приемной камерой, цилиндрическодиффузорной смесительной камерой, диффузором. В опытах измерялись объемные расходы активного и общего потоков жидкости; статические давления перед соплом, на входе в смесительную камеру и выходе из насоса; температура жидкости.Сопоставлены результаты лабораторного и численного исследований. Доказана правомерность предложенной численной модели течения жидкости в проточной части струйного насоса. Рассчитаны поля скорости и давления в приемной и смесительной камерах насоса при нескольких противодавлениях. Доказано, что последнее влияет не только на распределение скорости и давления в смесительной камере, но и в приемной на участке от среза сопла до входного сечения камеры смешения. При этом наибольшая неравномерность распределения давления наблюдается в плоскости среза сопла, а скорости -во входном сечении смесительной камеры. Струйное течение активного потока в приемной камере является неизобарическим. Наибольший локальный провал давления наблюдается у кромок сопла, что при равенстве минимального давления значению давления насыщенных паров приводит к генерации пара и кавитационным явлениям в струйном насосе.Ключевые слова: струйный насос, математическая модель, турбулентность, численное трехмерное моделирование, лабораторные испытания, верификация, поля скорости и давления, кавитация.Струйные насосы (эжектора) применяются в различных областях техники более двухсот лет в качестве насоса-смесителя; насоса для транспорта газов, жидкостей, твердых сыпучих материалов, либо их смесей; ваку...