收藏 | 浅析蒸汽喷射泵工作原理

蒸汽喷射泵有一定压强的工作蒸汽通过拉瓦尔喷咀，减压增速（蒸汽的势能转变为动能）以超音速喷入混合室，与被抽介质混合，进行能量交换，混合后的气体进入扩压器，减速增压（动通转化为压强能），为了减少后级泵的抽气负荷，配置冷凝器，通过有一定温差的两种介质对流，进行热交换，达到冷凝高温介质目的，排到大气压。(原理见下图）

要了解原理最好先看看喷嘴结构！

喷射器的结构示意和工作原理

喷射泵是由工作喷咀和扩压器及混合室相联而组成。工作喷咀和扩压器这两个部件组成了一条断面变化的特殊气流管道。气流通过喷咀可将压力能转变为动能。工作蒸汽压强P0和泵的出口压强P4之间的压力差，使工作蒸汽在管道中流动。

在这个特殊的管道中，蒸汽经过喷咀的出口到扩压器入口之间的这个区域(混合室)，由于蒸汽流处于高速而出现一个负压区。此处的负压要比工作蒸汽压强P0和反压强P4低得多。此时，被抽气体吸进混合室，工作蒸汽和被抽气体相互混合并进行能量交换，把工作蒸汽由压力能转变来的动能传给被抽气体，混合气流在扩压器扩张段某断面产生正激波(如图1中3'断面)，波后的混合气流速度降为亚音速ω'3，混合气流的压力升为P'3。亚音速的气流在扩压器的渐扩段流动时是降速增压的。混合气流在扩压器出口处，压力增至P4，速度降为ω4。故喷射泵也是一台气体压缩机。

多级泵 单级喷射泵的压缩比(即排气压力与进气压力之比)一般不超过10，为了获得更低的极限压力，就要采用多级泵。表 喷射泵的性能 为不同级数喷射泵的性能。多级泵的每级喷射器所喷射出的混合气体为被抽气体与工作蒸汽的混合物，除末级排入大气外，都被后一级抽除，这就会增加后一级的负载或使泵的工作性能变坏。因此，多级泵常在两级喷射器间安装中间凝汽器，使混合气体中大部分可凝气体冷凝。若被抽气体中含有大量可凝性气体，而其分压又远高于凝汽器进水温度下的饱和蒸汽压，则在第一级入口处安装一级凝汽器。为回收末级混合气体的余热和消除气流噪声，可安装末级凝汽器。凝汽器的结构有混合式﹑表面式和喷射式等，设计时可按不同情况和要求选用。 

对于工作压力低于700帕的喷射器，因蒸汽膨胀比大(喷嘴入口处与出口处的蒸汽压力比)，出口处温度低于0℃，为了防止结霜，必须在扩散器收缩段上设置加热套。 带有混合式凝汽器的喷射泵安装高度在11米以上，目的是使凝汽器的回水能够靠自重排出泵外并保持泵的密封。这种泵称为高架式真空泵。为了降低土建投资，用水泵抽出回水可以降低安装高度，这种泵称为低架式真空泵。低架式泵的可靠性受水泵影响，而且，维修费用增加，故一般不采用。 

工作蒸汽的选用 使用压力高的水蒸汽可获得大的膨胀比，喷射器有较高的引射系数(被抽气体与工作蒸汽的重量比)，可减少泵的蒸汽耗量和冷却水。但压力高于1.2兆帕时效果即不明显，而且还会增加生产蒸汽的费用。通常选用0.4～1兆帕的蒸汽，低到0.25兆帕的蒸汽也可使用。在高真空工作的喷射器工作压力低于100帕时，若用这么高压力的蒸汽，要实现排气作用，蒸汽膨胀比就要很大，而且难以实现，为此往往要选择压力较低(0.05～0.1兆帕)的蒸汽。使用湿蒸汽泵的性能不稳定，一般选用干饱和蒸汽或过热蒸汽。