CN103240207A - 一种喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷射器。该喷射器包括喷嘴、混合段和扩压段；喷嘴包括喷嘴前部、喷嘴喉部和喷嘴后部；喷嘴的壁面上设有一环腔，环腔的流体入口端与所述喷嘴前部相连通，环腔与所述喷嘴前部之间的端面上设有若干个通孔；环腔的流体出口端与喷嘴喉部或喷嘴后部相连通。本发明中环腔相当于一个旁路，因此工作流体大部分直接经喷嘴喉部流入喷射器的混合段；另一部分工作流体沿喷嘴前部，经过环腔后从喷嘴喉部或喷嘴后部流出，与前一部分工作流体相汇合后再流入喷射器混合段。由于环腔的设置没有改变工作流体进入喷嘴的压力，由喷嘴的工作原理可知，工作流体在经过喷嘴所能达到的马赫数不变，因此抽吸的引射流体的流量（mS）也会基本不变，所以喷射器的性能（mS/mP）得到了提升。

Description

一种喷射器
技术领域
本发明涉及一种喷射器，属于能源与动力技术领域。
背景技术
喷射器由于结构简单、造价低廉、操作容易和维修方便，被广泛用于制冷、燃料电池、化工和航空航天等多个领域。喷射器依据其用途又称为射流真空泵、射流真空喷射器、喷射泵、水喷射器、真空喷射器等。作为一种增压、真空、混合装置，喷射器往往在系统中扮演关键部件的角色。提高喷射器的性能，可以提升与之相关工业领域的整体系统效率。
喷射器的结构尺寸、喷射压力（温度）、引射压力（温度）和背压都会影响喷射器的性能。一般采用引射系数ω作为评价喷射器性能的指标，其定义为：
ω = m S m P
其中mS为引射流的质量流量，kg/s；mP为工作流的质量流量，kg/s。
喷射器的喷射压力（温度）、引射压力（温度）和背压往往与系统整体工作状态相关联，可优化的余地较小。因此，喷射器结构的优化是提高喷射器性能的主要途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种喷射器，所述喷射器利用一个含有环腔的喷嘴，相比于普通喷射器，所述喷射器抽吸相等的引射流体，只需用较少的工作流体，以此来提高喷射器的性能。
本发明所提供的一种喷射器，它包括喷嘴、混合段和扩压段；
所述喷嘴包括喷嘴前部、喷嘴喉部和喷嘴后部；
所述喷嘴的壁面上设有一环腔，所述环腔的流体入口端与所述喷嘴前部相连通，所述环腔与所述喷嘴前部之间的端面上设有若干个通孔；所述环腔的流体出口端与所述喷嘴喉部或所述喷嘴后部相连通。
上述的喷射器中，所述若干个通孔沿所述端面的周向均匀布置，以使工作流体均匀地进入所述环腔中。
上述的喷射器中，所述环腔的流体出口端与所述喷嘴后部或所述喷嘴喉部之间形成一环状壁，所述环状壁可以对直接通过所述喷嘴喉部进入所述混合段的工作流体产生扰动，使其流动损失增大，进而使得流量减少。
上述的喷射器中，所述环状壁的端面呈尖端状，以增强对工作流体扰动的程度。
本发明还提供了另一种结构的喷射器，它包括喷嘴、混合段和扩压段；
所述喷嘴包括喷嘴前部和喷嘴喉部；
所述喷嘴的壁面上设有一环腔，所述环腔的流体入口端与所述喷嘴前部相连通，所述环腔与所述喷嘴前部之间的端面上设有若干个通孔；所述环腔的流体出口端与所述喷嘴喉部相连通。
上述的喷射器中，所述若干个通孔沿所述端面的周向均匀布置，以使工作流体均匀地进入所述环腔中。
上述的喷射器中，所述环腔的流体出口端与所述喷嘴后部之间形成一环状壁，所述环状壁可以对直接通过所述喷嘴喉部进入所述混合段的工作流体产生扰动，使其流动损失增大，进而使得流量减少。
上述的喷射器中，所述环状壁的端面呈尖端状，以增强对工作流体扰动的程度。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明中设置的环腔相当于一个旁路，因此工作流体大部分直接经喷嘴喉部流入喷射器的混合段；另一部分工作流体沿喷嘴前部，经过环腔后从喷嘴喉部或喷嘴后部流出，与前一部分工作流体相汇合后再流入喷射器混合段。由于从环腔中流出的工作流体的速度方向与第一部分工作流体的速度方向接近垂直，所以在汇合的过程中，会产生较大的摩擦阻力，并且会使得第一部分的工作流体在喷嘴喉部的有效流通面积减少，从而使得通过喷嘴的工作流体的流量（mP）减少。同时，环腔流体出口段设置的尖锐的环状壁可对工作流体产生扰动，使其流动损失增大，进而使得流量减少。
2、由于环腔的设置没有改变工作流体进入喷嘴的压力，由喷嘴的工作原理可知，工作流体在经过喷嘴所能达到的马赫数不变，因此抽吸的引射流体的流量（mS）也会基本不变，所以喷射器的性能（mS/mP）得到了提升。
附图说明
图1为本发明提供的一种喷射器的结构示意图。
图2为图1中A-A截面示意图。
图3为图1中B-B截面示意图。
图4为图1中C-C截面示意图。
图5为本发明提供的另一种喷射器的结构示意图。
图6为本发明提供的另一种喷射器的结构示意图。
图7为利用本发明的喷射器和现有喷射器进行喷射试验的测试结果。
图中各标记如下：1 喷嘴、2 混合段、3 扩压段、4 喷嘴前部、5 喷嘴喉部、6 喷嘴后部、7 环腔、8 环状壁、9 通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明提供的喷射器包括喷嘴1、混合段2和扩压段3；其中，喷嘴1包括喷嘴前部4、喷嘴喉部5和喷嘴后部6；如图2-图4所示，在喷嘴1的壁面上设有一个环腔7，该环腔7的流体入口端与喷嘴前部4相连通，且该环腔7与喷嘴前部4之间的端面上设有4个通孔9，且该4个通孔9沿该端面的周向均匀布置，如图2所示，以使工作流体通过通孔9进入至环腔7中。该环腔7的流体出口端与喷嘴喉部5相连通，如图3和图4所示，这部分工作流体从此处流出后与另一部分工作流体进行汇合，然后进入至混合段中。在环腔7的流体出口端与喷嘴后部6之间形成了一个环状壁8，如图1所示，该环状壁8的端面呈尖端状，其设置可以直接通过喷嘴喉部5进入混合段2的工作流体产生扰动，使其流动损失增大，进而使得流量减少。
本发明还提供了另一种结构的喷射器，如图5所示，其结构基本与上述喷射器相同，不同之处在于：其中喷嘴1包括喷嘴前部4和喷嘴喉部5，在该喷嘴1的壁面上设置的环腔7的流体出口端与喷嘴喉部5相连通。
本发明进一步了提供了另一种结构的喷射器，如图6所示，其结构基本与上述喷射器相同，不同之处在于：在喷嘴1的壁面上设置的环腔7的流体出口端与喷嘴后部6相连通。
以图1所示喷射器为例，本发明提供的喷射器的工作过程为：工作流体介质先流入喷射器的喷嘴1，在喷嘴前端4分为两路，一路工作流体通过喷嘴喉部5和喷嘴后部6进入喷射器的混合段2；另一路工作流体先进入环腔7，然后流入喷嘴喉部6，与第一路工作流体相汇合后进入混合段2。
工作流体介质和引射流体介质在喷射器的混合段2处相汇合，再通过扩压段3后流出喷射器。
用本发明提供的图5所示的喷射器和现有的喷射器进行对比试验，其中，两种喷射器的主要结构参数为：喷嘴喉部直径3.6mm，喷射器混合段直径8mm。
试验条件为：工作介质为氮气；工作流体压力0.3～0.5 MPa；喷射器出口压力0.1MPa。
测试结果如图7所示，由该图可得知，使用本发明提供的喷射器时，由于工作流体的质量流量（mP）减小，而抽吸的引射流体的流量（mS）会基本不变，因此喷射器的性能（mS/mP，即引射系数）得到了提升。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种喷射器，其特征在于：所述喷射器包括喷嘴、混合段和扩压段；
所述喷嘴包括喷嘴前部、喷嘴喉部和喷嘴后部；
所述喷嘴的壁面上设有一环腔，所述环腔的流体入口端与所述喷嘴前部相连通，所述环腔与所述喷嘴前部之间的端面上设有若干个通孔；所述环腔的流体出口端与所述喷嘴喉部或所述喷嘴后部相连通。
2.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于：所述若干个通孔沿所述端面的周向均匀布置。
3.根据权利要求1或2所述的喷射器，其特征在于：所述环腔的流体出口端与所述喷嘴喉部或所述喷嘴后部之间形成一环状壁。
4.根据权利要求3所述的喷射器，其特征在于：所述环状壁的端面呈尖端状。
5.一种喷射器，其特征在于：所述喷射器包括喷嘴、混合段和扩压段；
所述喷嘴包括喷嘴前部和喷嘴喉部；
所述喷嘴的壁面上设有一环腔，所述环腔的流体入口端与所述喷嘴前部相连通，所述环腔与所述喷嘴前部之间的端面上设有若干个通孔；所述环腔的流体出口端与所述喷嘴喉部相连通。
6.根据权利要求5所述的喷射器，其特征在于：所述若干个通孔沿所述端面的周向均匀布置。
7.根据权利要求5或6所述的喷射器，其特征在于：所述环腔的流体出口端与所述喷嘴后部之间形成一环状壁。
8.根据权利要求7所述的喷射器，其特征在于：所述环状壁的端面呈尖端状。
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