射流泵设计应用示例
周克山3
(扬州石油化工厂)
摘　要　介绍了射流泵工作原理及特点,提出了某装置射流泵结构优化设计方案,达到了节能、优化工艺路线,提高产品质量的目的。

关键词　射流泵　特性　设计　应用
符号说明
m o、m s、m c——分别表示工作流体、被抽流体、混
合流体的质量,kg
u o、u s、u c——分别表示工作流体、被抽流体、混
合流体的流速,m s
p o、p s、p c——分别表示工作流体、被抽流体、混
合流体的压力,M Pa
Ω0、Ω1——分别为液体浓度系数,
Ω0=0163、Ω1=0117
h——射流泵压力与工作压力之比,h≈0117
∃pΟ——射流泵工作压力,M Pa
Α——喉管入口函数,Α≈1～1105,取Α=1102
m——喉管截面积与喷嘴截面积之比
Q0——L PG流量,m3 s
Θ0——工作流体密度,kg m3
q——被抽流体与工作流体流量之比
Γ——射流泵效率
在化工行业中,射流泵由于其结构简单、工况稳定、安装方便、密封性好等特点,其应用范围越来越广。

在某些真空工况[1],射流泵可取代水环式、旋片式、W型往复式真空泵。

其最大真空度可达96kPa(720mm H g),抽气流量达4000m3 h。

射流泵不仅可用于以液体作工作介质,抽送气体、液体的场合,还可以以气体为工作介质抽送液体、气体,对一些含杂质的悬浮液、乳化液和含粉尘气体同样可以抽送。

1　射流泵工作原理及特性
111　射流泵工作原理(见图1
)
图1　射流泵结构
射流泵将工作流体通过喷嘴高速喷出,同时静压能部分转换为动能。

管内形成真空,低压流体被吸入泵内。

两股流体在喉管中进行混合和能量交换,工作流体速度减小,被吸流体速度增大,压力逐渐增加,在喉管出口处速度趋于一致。

混合流体通过扩压管时,随着流道的增大,速度逐渐降低,动能转化为压力能,混合流体压力随之升高。

112　射流泵特性
喷射泵结构简单,无运动部件,但由于工作流体紊流等因素,能量损失较大,因而效率较低。

近年来随着科技不断发展,最新研发的多级、多股、脉冲射流及多吸式射流泵,其性能和效率得以进一步提高。

工作状态下,喷射泵在工作流体稳定的情况下,其轴功率一定[2],与被抽流体的量无关,但其效率与被抽流体的量是相关的(见图2)。

3周克山,男,1970年9月生,助理工程师。

江都市,225200。

24射流泵设计应用示例
图2　射流泵轴功率及效率曲线
射流泵效率较低,不确定参数较多,能量衡算较困难。

在计算时,其能量衡算可采用动量守衡定律[3]来验证:
m o u o+m s u s=m c u c
2　使用范例
211　项目来源
某企业一套4万吨液化气(L PG)脱硫醇装置,采用2。

首级10%粗碱由旋涡泵(Q=2188m3 h)从L PG碱液沉降罐抽出,与L PG来料经静态混合器充分混合后,返回L PG 碱液沉降罐。

由于旋涡泵的密封采用石棉填料,泵内的碱液与石棉发生反应生成水溶性硅酸钠,导致密封失效泄漏严重。

后改用耐碱轻四氟混编填料,解决了与碱反应的问题,但对泵内113M Pa的高压密封效果仍不理想,填料一个月要更换3～4次,泵轴几乎每两月换一根。

由于碱液泄漏不断,泵区环境污染严重。

212　确定射流泵工作条件
为解决以上存在的问题,经分析测定发现静态混合器前后存在约012M Pa的压差,可为喷射泵提供合适的工作压力。

碱液循环量占L PG来量的30%左右(即q0=013)。

经计算,若采用喷射泵,被抽液体的流量能够满足生产要求。

由于被抽液体(碱液)与工作流体(L PG)密度比为1195,可选用中高扬程喷射泵。

计算时L PG流量以Q0=812m3 h,碱液循环量以216 m3 h为依据。

213　设计计算[1、4]
(1)确定射流泵的喉管与喷嘴截面积之比,即最优面积方程
m op t=
01952Ω12Ω0
h+0103Ω12
计算得m op t=211,取m op t=2。

(2)计算喷嘴出口直径d1
d1=
4Q0
ΠΥ12gΑ∃p o Θ0
计算得d1=11mm。

(3)确定喉管直径d3
d3=d1m,得d3≈16mm。

(4)根据喷射泵的效率包络线[1](Γ=qh)特性图,求得m=2时,q m in=0138>q0=013,满足设计要求的吸入量。

(5)考虑现场安装位置,确定在原静态混合器的部位安装喷射泵,亦即确定了喷射泵总长及前后连接法兰尺寸。

在此基础上,对喷嘴结构形式及尺寸、喉嘴距、喉管入口收缩角、喉管长度、扩散管长度进一步优化,确定喷射泵的结构尺寸,材质选用20#碳钢。

吸入管管线由罐底重新布置,仅长6m,比原线缩短了近30m,并减少了8只阀件。

3　使用效果
该喷射泵安装后曾进行了压力实测,见表1。

所有数据均为表压,考虑了测量位置引起的误差,数值已统一圆整到喷射泵水平中心线。

　表1 喷射泵的压力实测数据(表压)
L PG流量
m3 h
p o
M Pa
p c
M Pa
p s
M Pa
∃p o=p o-p s
M Pa 7110198019260192501055
8190197018960188501085
10171119019710196501225
由表1中∃p o可知,欲满足∃p o<012M Pa (设计给定的工作压力),在1017m3 h时已达不到q o=013要求,这与现场使用时随着L PG 流量的改变,碱洗沉降罐碱液界位波动的现象是相验证的。

抽吸碱液循环量目前缺少计量数据,但射流泵投用后,L PG质量明显提高,L PG总硫由
34
《化工装备技术》第24卷第3期2003年
20ppm左右降至10ppm以下,且L PG处理量在1017m3 h时,总硫含量仍然控制在15ppm 以下。

上述数据说明q o=013取值较保守,原旋
涡泵由于管阻等原因,实际流量未能达到
2188m3 h额定流量。

4　结语
喷射泵的使用,解决了碱泵运行中的一系列问题,不仅节约能源,而且产品质量明显提高,满足了生产需要,同时也给类似工艺的改造提供了范例。

对新设计的装置,应考虑选用喷射泵,以便缩短工艺路线,降低装备投资,方便现场操作。

目前喷射泵系列产品不多,选用余地不大,其相关单位应加强这方面研发,提供必要的技术支持,使喷射泵应用范围进一步扩大。

参　考　文　献
　1　李祉川等主编.化工厂机械手册:维护检修常用基础
(一).北京:化学工业出版社,1991.
　2　宋义.射流真空泵在化工制药行业中应用.石油化工设备,2001,30(194):72～73
　3　时钧等主编.化学工程手册.北京:化学工业出版社, 1996.
　4　SHJ1075—86.炼油厂喷射混合器设计规范.
(收稿日期:2002207217)
中药提取液专用齿轮泵的设计
金兴林3　唐菊萍
(江阴天江药业有限公司)
摘　要　对传统的高粘度、无润滑性的流浸膏和稠膏的输送设备进行了分析,指出其不足之处,并设计制造了专用齿轮泵,经运行试验得到了较理想的效果。

关键词　齿轮泵　中药提取液　设计
高粘度无润滑性的中药提取液(流浸膏和稠膏)的输送,历来是中药企业一大难题。

笔者对中药提取液如流浸膏和稠膏的输送设备作了一些改进,设计了一种专用齿轮泵,经实际使用近二年,效果良好。

1　传统的流浸膏和稠膏输送设备的分析
在中药企业中,中药提取液(流浸膏)及其浓缩后的稠膏往往需要通过泵输送到下一工序或容器进行调配或干燥,常用的输送泵有离心泵和齿轮泵两类。

其情况分析如下:
(1)采用离心泵输送流浸膏时,由于高粘度无润滑性的介质流动性较差,造成泵内摩擦损失增大,使泵的性能恶化,流量和扬程大幅度降低,轴功率增大,泵效率大大下降。

在目前实施G M P(《药品生产质量管理规范》2000年版)的改造中,所有的工艺管道均改为刚性管道。

用刚性管道输送时介质中难免残留空气,当含有气泡的高粘度介质进入离心泵的叶轮进口时,由于此处压力特别低,引起介质内气泡膨胀充塞泵叶轮入口,产生类似汽蚀的现象,从而导致流量大大下降。

而对于枸杞子这类稠膏,还因其滞留在泵体内时间过长而出现乳化现象,即在膏体内产生无数细微的气泡,而这些气泡因不能克服高粘度物料的阻力,滞留于膏体内不能消失,严重影响了产品质量。

采用离心泵输送高粘度无润滑性的稠膏时,一台流量
3金兴林,男,1968年2月生,硕士生,助理工程师。

江阴市,214434。

44中药提取液专用齿轮泵的设计。