導語：水噴射泵研制管理論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對固定式熱水噴射泵的缺點，研制了一種新型的可調式水噴射泵，經過供熱系統的現場測試，基本上達到了設計性能指標。由于可調式水噴射泵的研制成功，論文還進一步分析了在供熱系統中采用熱水噴射泵連接方式的優越性。

關鍵詞：熱水噴射泵可調式水噴射泵連接方式

一、引言

自從德國學者G.Zeuner于1860年提出射流理論以來，水噴射泵的應用與研究已得到了廣泛發展，世界上一些集中供熱比較發達的國家如前蘇聯，熱用戶與室外供熱管網的連接，采用熱水噴射泵連接方式者占85%[1]，而用混水泵連接的只占9%。在我國熱水噴射泵的應用，五、六十年代較為普遍。雖然噴射泵這種連接方式具有結構簡單、運行經濟等優點，但在我國不但沒有進一步推廣應用，反而進入七十年代以來，幾乎已經淘汰。究其原因，主要是噴射泵的噴嘴直徑固定不變，不能適應供熱系統供熱規模不斷變化的需要。在供熱系統運行初期，因水噴射泵的噴嘴直徑（或混合比--進入噴射泵的回水流量與一次網的供水流量之比）與供熱規模比較適應，供熱效果一般都比較理想，但隨著供熱系統供熱規模的不斷擴大，要求噴射泵本身的混合比也隨之變化，以滿足噴射泵前的一次網設計流量變化的情況下，二次網的流量基本保持不變，但是噴射泵的噴嘴是固定不變的，上述要求無法實現，結果導致供熱效果逐漸變壞，噴射泵以至致到了被淘汰的境地。

近幾年來，隨著供熱規模的多層次發展，從技術上希望有更多類型的供熱系統連接方式被應用，可調式水噴射泵就是在這樣的背景下開始研制的。

二、可調式水噴射泵的結構設計

可調式水噴射泵的結構原理如下（圖1）。其工作原理為：按照某一供熱規模運行的噴嘴直徑固定。當供熱系統的供熱規模增加時，假設原來二次網的供熱面積不變，熱力站的數目將增加。為了保證供熱效果，一次網的供水溫度得提高，此時調節噴針向內移動，使得噴嘴的流通截面減小，通過噴嘴的外網供水流量減小，而混合比增大，二次網的流量和供水溫度基本保護不變，從而保證了二次網的供熱量不變。當供熱規模減小時，調節噴針向相反方向運動，即可適應變化后的供熱要求。

圖1可調式水噴射泵結構原理圖

1.引射水入口2.調節噴針3.引水室4.被引射水口5.混合室6.擴散段7.混合水出口

前蘇聯的可調式水噴射泵[2]（如圖2），它的外網水流入方向與噴嘴調節方向成90度角，而圖1的結構是同一方向，因此阻力較小。此外，圖2中的噴嘴出口與混合室入口間的距離是固定的，而圖1中的是變化的，變化的間距可以提高水噴射泵的效率。

圖2帶有可調節工作噴嘴出口截面的水噴射泵結構圖

1.調節裝置2.噴口3.引水泵4.混合室5.擴散段

三、可調式水噴射泵的性能

水噴射泵的性能方程采用索科洛夫方程[2]：

（1）

上式中：

Pg擴壓管出口混合水壓力，Pa；

Po工作水流體流經噴嘴時的壓力，Pa；

Ph被引射消耗引水室時的壓力，Pa；

ΔPg=Pg-Ph水噴射泵所提供的揚程，等于克服供暖用戶系統的壓力損失值；

ΔPp=Po-Ph工作水流經噴嘴時的壓降，亦即熱網供回水管的資用壓差，Pa；

μ混合比，μ=Gh/G0

Gh被引射水流體流量，kg/s；

G0工作水流體流量，kg/s；

Gg擴壓管出口混合水流體流量，kg/s；

φ1、φ2、φ3、φ4分別為噴嘴出口、混合室、擴壓管入口、混合室入口速度系數；

fp噴嘴出口截面積m2;

f3圓筒形混合室截面積m2;

f2被引射流體在混合室人口截面上所占的面積m2;

vp、vh、vg工作水、被引射水和混合水流體比容，m3/kg

筆者據此設計制造了兩臺可調式水噴射泵樣機，其規格分別為Dg100和Dg80。實驗臺設在赤峰市熱力公司的某一熱力站，一次網所提供的供、回水資用壓差Pp=PO-Ph=0.8MPa，供水溫度t0=60℃，二次網的供熱面積為22000m2;實驗裝置圖如圖3。

圖3可調式水噴射泵實驗裝置圖

1.壓力表2.溫度計3.截止閥4.除污器5.調節閥6.可調式噴射泵

可調式水噴射泵基本性能實驗的目的是截面比f3/fp，壓降比ΔPg/ΔPp和混合比μ三者之間的關系，其結果如圖4。

為了分析可調式水噴射泵的性能，先了解固定噴嘴的水噴射泵性能（如圖5）。圖5中下方的兩條線分別表示在固定截面比3.75和5.86下，壓降比與混合比之間的關系曲線，上方的一條線分別與下方的兩條線相切的點為該截面比所對應的混合比下，水噴射泵在該截面比下的最高效率點。因此，上方的一條線為在任意截面比和混合比下，水噴射泵所能達到的最高效率點的包絡線。

圖4中曲線是由某一噴嘴出口速度系數φ1下，某一截面比所對應的混合比下水噴射泵的最高效率點組成，從圖4中可以得出，可調式水噴射泵在改變噴嘴截面時是沿著噴嘴出口速度系數φ1為0.60～0.75間的水噴射泵最高效率點運行。從實驗結果看，在噴嘴直徑的調節過程中，混合比可在0.4～1.7之間變化（混合比還可以減?。?，亦即說明，在一定的供熱規模下，二次網設計供、回水溫度為95℃和70℃，當供熱規模擴大時，二次網的流量不變，一次網的供水溫度提高。如上設計的混合比可以使得一次網的供水溫度在110～130℃之間變化，完全能滿足供熱要求。

圖4可調式水噴射泵基本性能實驗曲線

圖5水噴射泵特性曲線圖

筆者在實驗中發現：影響可調式水噴射泵效率的主要因素是噴嘴出口速度系數φ1，而噴嘴出口速度系數φ1主要與噴嘴出口的阻力有關。因此，為了提高可調節水噴射泵的效率，在研制過程中，特別對噴嘴的形狀、調節結構、加工精度等進行了重點設計。

四、供熱系統中水噴射泵連接方式的適用范圍

在技術條件許可的范圍內，熱水噴射泵在供熱系統中連接較混水泵連接和間接連接有很大的優越性。除了水噴射泵結構簡單、無轉動部件、使用和維護都比較方便，以及低成本、低運行費用以外，還有一個很重要的優點：消耗供暖用戶的"富余"壓頭，提高供熱外網的水力穩定性，提高供暖末端用戶的資用壓差。筆者曾對板式換熱器、混水泵和噴射泵三種連接方式進行了經濟性比較，以總年費用（初投資折算到每一年報費用）為目標函數，采用遺傳算法對不同的供熱面積進行熱力站數目的尋優（具體算法另文介紹）。其結果如表1，從表中可以得到：在技術許可的范圍內，當總的供熱規模小于70萬平方米時，采用噴射泵連接比采用混水泵連接或間接連接的供熱系統總年費用要??；噴射泵連接的供熱系統，熱力站最佳供熱面積為2～3萬平方米。

三種連接方式經濟比較結果

供熱規模板式換熱器連接方式混水泵連接方式噴射泵連接方式

萬M2最優熱力站數目年費用（萬元）最優熱力站數目年費用（萬元）最優熱力站數目年費用（萬元）

51124.2180.3252.7

101210.81183.74120.3

202395.72313.47255.9

402817.63687.518526.7

6021176.24932.627883.4

7031394.861089.1341121.6

8031527.961201.7391335.7

10031894.881497.5

15052534.6102167.3

20063107.4162745.9

25083754.7213356.0

30094312.0293870.6

400134895.6364301.1

由于可調式水噴射泵的研制成功，供熱系統中采用水噴射泵連接方式的因有優勢得到了充分發揮。經分析計算，在供熱面積70萬平方米的供熱規模范圍內，采用水噴射泵連接方式具有明顯的優越性。

參考文獻

[1]關于熱水噴射泵在北京地區集中供熱系統中的應用問題，安英華、李祥所《區域供熱》1990，2

[2]《噴射器》，[蘇]索科洛夫科學出版社1977年