抽气器工作原理及结构.doc

由《汽轮机原理》知道，汽轮机设备在启动和正常运行过程中，都需要将设备（特别是凝汽器）和汽水管路中的不凝结气体及时抽出，以维持凝汽器的真空，改善传热效果，提高汽轮机设备的热经济性。因此，由抽气器，动力泵或冷却器，汽水管道，阀门等组成的抽气设备就成了凝汽设备中必不可少的一个重要组成部分。??? 抽气器的型式很多，按其工作原理可分为容积式（或称机械式）和射流式两大类。容积式抽气器是利用运动部件在泵壳内的连续回转或往复运动，使泵壳内工作室的容积变化而产生抽气作用，用于电站凝汽设备的有滑阀式真空泵，机械增压泵和液环泵。这些机械式抽气器，有点结构比较复杂，有的建立真空所需时间太长，有的工作不够可靠，因此，国内目前主要采用的是射流式抽气器。射流式抽气器按其工作介质又可分为射汽抽气器和射水抽气器两种。它们均是利用具有一定压力的流体，在喷嘴中膨胀加速，以很高速度将吸入室内的低压气流吸走。射流式抽气器没有运动部件，制造成本低，运行稳定可靠，占地面积小，能在较短 时间内（通常5-6min）建立起所需要的真空，且可回收凝结水。2 工作过程的具体描述与分析 射汽抽气器主要由工作喷嘴、混合室及扩压管三部分组成，其基本结构如图1所示。在结构上，工作喷嘴采用了缩放喷嘴的结构形式，这种结构可以在其出口获得超音速汽流。在混合室与扩压管之间还设有一段等截面的喉管，其作用是使工作蒸汽和被抽吸气体充分混合，以减少突然压缩损失和余速动能的损失。为突出射汽抽气器工作过程中的主要特点，将抽气器内流动的工质当作理想气体处理，并假设工质在抽气器内的流动是一维稳态绝热流动。射汽抽气器内工质的压力、速度变化曲线如图1所示。 在上述假设的前提下，射汽抽气器的整个工作过程可分为三个阶段，具体描述如下： ⑴ p点截面→2点截面为工作蒸汽在工作喷嘴内的膨胀增速阶段。 较高压力的工作蒸汽在工作喷嘴入口处（p点）以低于声速的汽流速度进入射汽抽气器的工作喷嘴。在工作喷嘴的渐缩段流动时，其压力不断减少，速度不断增加。在工作喷嘴的喉部（最小截面处，1点），汽流速度达到音速，即马赫数等于1。工作蒸汽在进入工作喷嘴的渐扩段后，压力进一步下降，汽流速度进一步增加，达到超音速状态，在工作喷嘴出口截面处，工作蒸汽的汽流速度可达900－1200m/s。 ⑵ 2点截面→3点截面为工作蒸汽与被抽吸气体的混合阶段。 工作蒸汽在工作喷嘴出口截面处所形成的高速汽流会在工作喷嘴出口附近形成真空区域，这样压力相对较高的被抽吸气体就会在压力差的作用下，被吸入到混合室内。被抽吸气体在e点被吸入抽气器，从e点流动到3点的过程中，速度不断增加，压力在e点→2点段不断下降到工作蒸汽在工作喷嘴出口截面处（2点）的压力。此后在混合室段和喉管前段（2→4）混合物的压力就一直保持恒定值，既有P2＝Ps＝P3＝P4。在混合室的前段（2→s），工作蒸汽与被抽吸气体开始混合。在高速工作蒸汽汽流的携带作用下，被抽吸气体的速度不断增加并达到超音速状态（在s点截面处达到音速）。而工作蒸汽因此速度不断下降，在混合室的后段（s→3）的某一截面处工作蒸汽与被抽吸气体的流动速度达到相同，之后保持恒定。在混合室的后段（s→3），工作蒸汽与被抽吸气体已经充分混合，混合物的压力在其进入喉管时已保持恒定。这里需要特别说明的是，s点截面的位置并不是固定的，它是随着抽气器运行条件的变化而变化的。 ⑶ 3点截面→c点截面为工作蒸汽与被抽吸气体的混合物的压缩升压阶段。 混合物在喉管内流动的过程中，会在喉管内的某一截面（4点）产生激波的现象，激波会导致混合物压力的突升（从P4升高到P5）和汽流速度的突降（从超音速v4降到亚音速v5）。当混合物从喉管流入到扩压管内后，其部分动能转化为压能，从而使其流速进一步降低，压力进一步上升至需达到的压力值Pc。