喷射泵采油系统优化设计探析论文

喷射泵采油系统优化设计探析论文（精选5篇）

篇1：喷射泵采油系统优化设计探析论文

1喷射泵采油工艺技术现状

喷射泵是一种流体动力泵，它是借助一种流体的能量来驱动另一种流体，靠前一种流体的能量来工作。在工业上，喷射泵又叫射流泵、喷射器，其工作流体可以是气体、液体。常见的有水蒸气喷射泵、空气喷射泵、水力喷射泵等。还有一种喷射泵的介质是介质油，这种喷射泵主要用于获得高真空和超高真空，是一种高压设备。科技在发展，社会在进步，石油工业的发展也是一日千里。改革开放以来，我国的石油工业发展迅速，相关的配套技术也得到了很大的完善。但随着石油的开采以及我国石油消耗用量的不断提高，我国的石油储量在迅速地减少，随之而来的头等问题就是石油开采难度越来越大，油井的结构越来越复杂，开采环境越来越恶劣，而且油品的质量也越来越复杂。传统的石油开采方式已经无法适应如今石油开采的需要，发展新型的石油开采装备及石油开采技术是我们目前面临的首要任务。在此背景下，喷射泵被应用在了石油开采上。喷射泵采油主要是依靠另一种流体的能量来举升原油，达到采油目的的。喷射泵采油能适应复杂的开采环境、复杂的油井结构以及复杂的油品情况的特点，决定了该技术在以后的石油开采中有很大的应用前景。

2喷射泵采油工艺简介及原理分析

2.1工艺简介

目前在石油开采中，机械采油仍然占有很大的比例。机械采油又分为有杆采油和无杆采油，常见的驴头式抽油机是属于有杆采油，而像喷射泵采油、螺杆泵采油等就属于无杆采油。虽然说有杆采油相对无杆采油在采油设备中占有很大的比例，但无杆采油的产油量却和有杆采油不相上下。无杆采油相比有杆采油更适用于高产井、高含水井、稠油井、丛式井及水平井等复杂井况及油品复杂的特殊油井的开采，其经济效益非常可观。喷射泵采油属于无杆采油的一种，该技术是利用介质流体的能量驱动井下石油流动，并将井下石油举升到地面的采油技术，具有适应性强、流量调节灵活、可靠性高等特点。但是喷射泵的采油效率相对较低，所以并不适用于高含水油井的开采。

2.2原理分析

喷射泵是靠介质流体高压喷射作用来输送流体的泵，它由喷嘴、混合室以及扩大管等组成。为了保证操作平稳安全，在喉管处设置一真空室（吸入室），在此之后设置混合室，用来混合两种流体。工作时，介质流体由喷嘴喷出，使得真空室处在低压状态，将石油吸入真空室，然后进入混合室。在混合室，介质流体和石油会充分地混合，使二者的能量达到一种平衡状态，流速也趋于一致。之后由喉管进入扩散室，混合流体的流速放慢，静压力回升，达到输送、举升石油的目的。

3喷射泵采油系统的应用

目前我国的石油开采大部分都是非常规开采、特殊油井开采，传统的采油工艺在如今的非常规、特殊井开采中显示出越来越多的弊端。针对目前复杂的采油情况，我们需要在采油工艺上不断地应用新的技术。喷射泵采油工艺在稠油开采、大斜井开采、高腐蚀油藏开采以及海上油田开采等复杂情况油藏开采中都有应用，且能够很好地适应这些复杂情况，并取得了良好的效果。

3.1喷射泵在稠油油藏开采中的应用

稠油粘度大、密度大、流动性差的特点决定了稠油的开采需要采用非常规的采油工艺技术，应针对其自身油井特点制定开采方案。稠油油井的地质结构复杂、断层多、含油面积小、天然能量差、产能低下；加之原油物性差、粘度高、密度大且含水量少，原油的流动性差，使得稠油井的油藏开采异常困难。喷射泵采油在稠油井油藏的开采中能够很好地适应这种情况。通过实际的考察及应用，我们可以根据得到的油井数据及油藏数据，调整喷射泵的参数，如喷嘴直径、泵筒通径以及介质流体初始压力，以适应油藏的开采需要。实验证明，增大介质流体的初始压力有利于增大油井的产量。

3.2喷射泵在大斜井油藏开采中的应用

上世纪末开始，顺应时代的发展要求，国内外开始创新发展斜井、水平井、丛式井技术，并实施应用。由于斜井、水平井可以横穿油层，大大增加了泄油面积，相比直井，原油产量高出很多，提高了采油效率和采收率，经济效益可观。随着石油工业的发展，斜井和水平井的数量越来越多，给无杆采油发展提供了机会。对于斜井和水平井采油，喷射泵可以很好地适应其复杂的井身结构：采油时，将喷射泵下放到井底，通过管柱对喷射泵输送介质流体，实现采油工作；而对于斜井、水平井的弯曲的井身结构，喷射泵也可以很好地适应，工作过程不会受其影响。

3.3喷射泵在高腐蚀性油藏开采中的应用

地下油藏的成分复杂多变，不同位置、不同深度油层的油藏成分也是千差万别。有些油井的油藏具有腐蚀性，对有杆式抽油设备的抽油杆腐蚀严重，会造成抽油杆的腐蚀、偏磨断裂，严重影响采油效率。应用喷射泵采油技术可以很好地解决有杆抽油设备的问题。喷射泵采油系统靠流体来传递能量，可以很好地发挥介质流体的载体作用，克服了有杆抽油设备抽油杆的腐蚀和偏磨现象。

4喷射泵采油优化设计分析

4.1喷射泵采油存在的问题

喷射泵采油系统可以适应复杂的井况及特殊的油品情况，但仍然存在一些问题。喷射泵的喷嘴部件属于易损件，如何提高喷嘴的耐用度？当喷射泵开采油、气、水、砂及蜡的混合流体时，泵内的多相流体流动机理如何？喷射泵采油的泵效及系统效率相对较低，如何提高喷射泵采油系统的采油效率？诸多问题都需要我们来解决优化。

4.2喷射泵采油系统的优化

针对喷射泵采油系统存在的问题，我们应用优化设计方法，对喷射泵采油系统做出系统优化，提高系统的效率。对喷射泵喷嘴等易损件，我们进行材料及结构上的优化，分析喷嘴的受力情况，对应力集中的部位进行结构改造，分散喷嘴的应力，同时应用强度高，韧性好的材料，保证喷嘴的耐用度，提高喷嘴的使用寿命；针对喷射泵效率较低的问题（泵效30％-33％，系统效率10％-15％），我们可以通过调节喷射泵的参数（如：介质流体初压、泵筒通径）来调节，找到最适合本口油井的参数值，使得喷射泵达到最大的工作效率；对于多相流体的流动机理我们需要通过实验来进行验证。多相流体中的蜡会附着在输送管道内壁，造成管道的拥堵。对此，我们可以对介质流体作出改变，使蜡可以溶解，以解决拥堵问题。

5结束语

随着石油行业的不断发展，我国非常规的油井越来越多。在此背景下，无杆采油技术得到了很好的发展。喷射泵作为无杆采油的一种，在复杂的井况以及特殊油品的开采中应用广泛。喷射泵采油系统适用性强，可靠性高，调节灵活，扬程的调节范围也比较大，且喷嘴、喉管等部件换取方便。但喷射泵采油系统的效率较低，对高含水油井并不适用。随着科技的发展创新，喷射泵的诸多问题会得到很好的解决。

篇2：喷射泵采油系统优化设计探析论文

喷射泵采油系统可以适应复杂的井况及特殊的油品情况，但仍然存在一些问题。喷射泵的喷嘴部件属于易损件，如何提高喷嘴的耐用度？当喷射泵开采油、气、水、砂及蜡的混合流体时，泵内的多相流体流动机理如何？喷射泵采油的泵效及系统效率相对较低，如何提高喷射泵采油系统的采油效率？诸多问题都需要我们来解决优化。

4.2喷射泵采油系统的优化

针对喷射泵采油系统存在的问题，我们应用优化设计方法，对喷射泵采油系统做出系统优化，提高系统的效率。对喷射泵喷嘴等易损件，我们进行材料及结构上的优化，分析喷嘴的受力情况，对应力集中的部位进行结构改造，分散喷嘴的应力，同时应用强度高，韧性好的材料，保证喷嘴的耐用度，提高喷嘴的使用寿命；针对喷射泵效率较低的问题（泵效30％-33％，系统效率10％-15％），我们可以通过调节喷射泵的参数（如：介质流体初压、泵筒通径）来调节，找到最适合本口油井的参数值，使得喷射泵达到最大的工作效率；对于多相流体的流动机理我们需要通过实验来进行验证。多相流体中的蜡会附着在输送管道内壁，造成管道的拥堵。对此，我们可以对介质流体作出改变，使蜡可以溶解，以解决拥堵问题。

5结束语

篇3：蒸汽喷射泵系统优化设计

蒸汽喷射泵顾名思义是一种以蒸汽为动力源的机械设备, 作为一种能源, 蒸汽应用范围十分广泛, 涉及的产业也十分多, 在电力、纺织、印刷、化工、冶金等诸多行业中, 无论是重工业生产还是民用生产都有着不同的贡献与作用。当前我国蒸汽系统热能源的使用率仍旧低于国际平均水平, 举例来讲, 我国工业蒸汽锅炉约52×104台, 总装机容量约为125×104MW, 而使用效率与国际水平相差50%。造成这种现象的主要原因在于, 我国蒸汽管网中疏水阀的蒸汽泄露比较严重, 年漏气总量达2.8×1088t, 约等于4200×104t标准煤。在生产过程中产生的额外能源也未能有效的回收利用, 造成了资源浪费。实际工作中产生的大量凝结水并未得到有效的利用, 而是直接通过生产加工流程直接排放。而大量的闪蒸汽也与凝结水相似未回收利用, 长此以往, 这些可利用资源便产生了隐形资源的严重浪费。

我国在工业发展之初把蒸汽喷射技术引入国内, 由于其具备良好的性能, 所以逐渐获得了国内多个行业的认可, 尤其在对于蒸汽喷射技术的需求仍旧没有减少, 反而对技术推进有着更高的呼声, 也是近年来我国工业生产中众多行业所青睐的热门技术之一。蒸汽喷射泵是射流技术在传热领域的应用, 近年来开始被用于工程建筑中。

2蒸汽喷射泵的工作原理

蒸汽喷射泵的设备结构主要由喷嘴、吸入段、混合段、扩压段等组成。蒸汽喷射泵的基本构造简单, 但在工作中有着不可忽视的工作效率。蒸汽喷射泵的基本工作原理是基于发拉尔喷管理论构建的一个运动系统, 吸引大量的高压蒸汽, 在泵体内高速流动, 并挤压到喷嘴, 并在喷嘴中形成绝热膨胀, 挤压出的蒸汽形成超声波, 并降低周围的压力, 在吸入段形成负压, 并抽引闪蒸汽。高压蒸汽与闪蒸汽在混合段充分混合均匀后, 经扩压段喉管达到一定压力后, 进入扩压段, 在扩压段出口处得到生产所需的工作蒸汽。

3蒸汽喷射泵系统优化设计

3.1基本系统设计

通过概述的蒸汽喷射泵的基本工作原理来看, 要想建立一个完整的蒸汽喷射系统, 不仅需要配备多台大、中、小型设备, 系统调配也要趋于合理, 也就说这是一项复杂繁琐的工程。当然蒸汽喷射系统所产生的工作成果还是获得了市场的认可的, 随着企业及民用对蒸汽喷射泵的需求不断增加, 提升蒸汽喷射泵的工作效率就有着非常重要的实际意义。不仅要提升蒸汽喷射泵的工作效能, 对资源回收利用也要进行相关的设计优化以便将资源浪费控制在最低限度。

高温产生的凝结水通过疏水阀门流入闪蒸罐进行闪蒸, 由闪蒸罐处理的闪蒸汽通过抽引进入闪蒸汽喷射泵, 并与泵内的高压蒸汽进行混合蒸汽生产, 释放出的蒸汽便是工作中所需要的工作蒸汽。在工作蒸汽加工中闪蒸罐残留的凝结水由闪蒸罐的下部管道排出, 并流入到锅炉房的软水箱作为回收资源。

从以上的分析来看, 在实际工作中, 当前蒸汽喷射泵系统建设的各个环节的处理已经非常恰当, 但是对部分工作关键点仍需要进行再次的调整。蒸汽喷射泵系统在自动化控制方面仍旧需要升级硬件设备, 在未配备自动控制装备的情况下如果用气设备负荷产生了变化, 将无法测量蒸汽喷射泵出口蒸汽压力的变化;如果配有自动调节装置, 就可自动调节进入蒸汽喷射泵的高压蒸汽流量, 保持蒸汽喷射泵出口蒸汽压力的稳定。用气设备负荷改变时, 需要手动调节, 降低高压蒸汽的流量, 以便于稳定工作蒸汽压力。

由于带有高温的凝结水会产生一定的气化风险, 因此需要配置防汽蚀泵, 来预防工作风险。但是对于高压工作的用气设备来讲, 安装设备已经不能满足其风险防范的需求, 需要手动将高压蒸汽进行减压, 以避免风险的发生, 但是这样会造成工作蒸汽的大量流失, 而排除的工作蒸汽并没有得到合理的处理以及再利用。

3.2系统优化方案

蒸汽喷射系统的设计存在诸多的问题, 虽然能保证正常的工作运转, 但是工作效率、安全管理以及资源再利用都存在不足。诸如气化温度的控制、气化风险以及用气压力的控制等, 这些问题是可以预防及避免的, 基于以上基础系统设计进一步的系统优化方案, 优化系统由一级蒸汽喷射泵、二级蒸汽喷射泵、节流孔板、闪蒸罐、换热水箱、液位控制器、凝结水泵等组成。如图1所示。

通过以上的内容, 对蒸汽喷射泵进行系统优化, 保障工作正常运转的情况下, 对生产工作的安全以及资源的再回收利用也做出相应的安排。首先在优化方案中将一、二级蒸汽喷射泵分别设定为用气设备1、2制备压力为P3、P4的工作蒸汽, 用汽设备出口的高温凝结水经节流孔板后分别进入闪蒸罐, 在闪蒸罐内汽化生成闪蒸汽, 未汽化的凝结水降温。闪蒸汽的压力为P2, 被一级蒸汽喷射泵抽引, 与高压蒸汽混合后形成压力为P3的工作蒸汽, 其中一部分进入用气设备2, 一部分被二级蒸汽喷射泵抽引, 提升压力为P4的工作蒸汽, 进入了用气设备2。

本次的优化方案主要是增加了二级蒸汽喷射装置, 在提升了工作压力的情况下, 实现了生产安全以及资源回收利用的生产思路。提出的自动控制也是为了避免人力工作容易产生的疏漏, 在正常工作中如设备发生了任何变化, 自动控制器将会根据信号进行自动调节, 并保证蒸汽喷射泵生产工作的稳定进行。

4结束语

此次的蒸汽喷射泵系统优化方案中, 通过基本系统与优化系统的比较, 提升了蒸汽喷射泵的整体性能以及避免部分安全隐患。其主要改进有增加了二级蒸汽喷射泵, 满足不同压力等级的用气设备的需求, 凝结术在此次的设计方案中也获得了有效的利用。自动控制功能更加完善, 实现了生活供水与闪蒸汽回收的协调控制, 在用气设备的蒸汽供应与生活水供应获得保障的同时, 最大限度地对闪蒸汽以及凝结术进行了回收利用。

摘要：文章对蒸汽喷射泵的基本工作原理进行了概述并分析了蒸汽喷射泵的工作原理, 总结出蒸汽喷射泵的不足之处, 并在此基础上进一步对蒸汽喷射泵进行了系统优化设计, 以便提升蒸汽喷射泵的性能。

关键词：蒸汽喷射泵,凝结水,闪蒸汽,余热利用

参考文献

[1]衣立波.蒸汽管网现状分析及发展前景[J].价值工程, 2010 (9) :254.

[2]孟磊, 徐东, 齐涛.蒸汽凝结水回收工艺中二次蒸汽的利用[J].吐哈油气, 2011 (3) :283-287.

[3]高阳.蒸汽喷射泵的原理与应用[J].煤气与热力, 2003, 23 (8) :54-55.

[4]高阳, 王晟.蒸汽喷射泵、喷射式混合加热器的应用[J].煤气与热力, 2012, 32 (8) :A10-A13.

篇4：喷射泵采油系统优化设计探析论文

关键词：电潜泵；采油工艺；生产系统；优化设计

中图分类号：TE357文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）23-0011-02

采油工艺中，电潜泵采油设备相对简单，同时采油的效率较高，排量较大，自动化程度较高，使其在业界受到了广泛采用。但针对电潜泵未来的发展方向，发现电潜泵井生产系统优化设计能够帮助电潜泵高效运行，延长电潜泵的工作寿命。因此，我们有必要对电潜泵井生产系统进行优化设计，以保证电潜泵合理、稳定、高效地运行。

1电潜泵采油工艺

电潜泵全称电动潜油离心泵，它是将多级离心泵和电动机一同放入到油井液面下方以进行抽油的设备。它的地面电源将电能通过控制屏、变压器和电缆输送到电机，然后再通过电机带动多级离心泵叶轮旋转将电能转换为机械能，把井液输送到地面上。电潜泵在高含水井、非自喷高产井和海上油田上应用广泛，作为后期强采石油的主要手段，它的平均产液量达到了传统杆式泵的2倍以上。

2电潜泵在生产中的常见问题

2.1泵不出液或欠载

（1）泵轴断；（2）管柱泄漏；（3）叶轮磨损；（4）发生气锁现象；（5）电泵的扬程达不到井况的要求。

2.2机组运行中的过载

（1）井液粘度、比重过高；（2）工作点偏移；（3）电机匹配不合理；（4）泵的机械故障；（5）泵卡及止推轴承的损坏。

2.3电机烧坏

（1）电机表面的液体流速过低；（2）电机保护器油泄漏；（3）电机长期过载运行；（4）电源电压过高或过低。

3电潜泵井生产系统优化设计方法

3.1生产系统的节点划分

对电潜泵井生产系统利用节点系统分析法进行节点划分，在电潜泵井生产系统中设置井口、泵出口、泵入口、井底、油层这5个节点，以能量守恒、质量守恒和热量守恒作为电潜泵、井桶、油层的协调条件，将电泵设为功能节点、电泵两端压差设为求解节点。

3.2电潜泵优化设计中的数学模型

3.2.1油井产能。产能Q由广义IPR曲线进行

计算。

3.2.2井筒压降。我们在使用电潜泵采油的过程中将井筒压降分为3部分：（1）从井底到泵入口；（2）从泵入口到泵出口；（3）从泵出口到井口。同时要满足（1）、（3）两部分流体压力梯度的计算方法遵循气液两相流动规律。

3.2.3井筒温度。由于油井产出液的物理参数随温度的变化而变化，同时电潜泵井井筒的温度从井底到电机、泵机组、泵出口到井口分为三段，在进行井筒压力梯度计算时，必须将井筒温度的变化考虑在内。

3.3生产系统优化设计的具体实现过程

电潜泵井生产系统优化设计的具体实现过程如下：

3.3.1 输入设计参数，并预测油井产能为Q。

3.3.2 按照Q精选电潜泵泵型，设定电泵的额定排量为Qe。

3.3.3 将起点设在井底、终点设在下泵深度处，求出电泵压力Pin和入口温度Tin。

3.3.4 将起点设在井口、终点设在下泵深度处，求出电泵压力Pin和出口温度Tin。

3.3.5 由二分法，得出井口温度To=（Ta+Tb）/2，（其中Ta、Tb为常数且满足Ta＜Tb）。

3.3.6 通过求出电泵两端压差，确定电泵功率N及级数n，并确定电泵有效总扬程H，从而选择电缆、

电机。

3.3.7 计算电潜泵机组散热对流体产生的温升T2，判断是否能同时满足|Tin-Tin-T2|≤ε和Tin-Tin＞0，如果成立，则井口温度为To=（Ta+Tb）/2，进行步骤3.3.8；若Tin-Tin-T2＜0，令Ta=To，反之则令Tb=To，回到步骤3.3.5。

3.3.8 计算系统效率μ，如果Q≠Qe，则用相邻的几种泵型来重复步骤3.3.2～3.3.8，取得μ=max{μi}。

3.3.9 结果输出。

4电潜泵采油技术的新进展

4.1变频驱动电潜泵

美国Centrilift和Reda公司推出了新的变频驱动装置。Centrilift公司改进了变频控制器，为其安装上了数字显示器，这样就方便观测。同时还增添了电流不平衡探测回路，这样系统就具备了更可靠的关闭和探测能力；Reda公司采用微处理机来调查和监控新变频装置的输出频率和电压，同时此系统具备有探测、关井性能对其进行保护。此外，该系统也标准化了其故障记忆装置、高速限制装置、地面故障保护装置等组件。

4.2高容积气体分离器电潜泵

美国的Centrilift公司新推出了能实现高容积井下气体分离的分离器，该产品提高了电潜泵的石油采出量。使石油经过分离器到电潜泵的总体速度得到了大幅度提升，同时也获得了更高的气体分离效率。对传统的分离器而言，克服压头损失一直是一个不易解决的难题，而这种新型气体分离器可以进行个性化的定制来解决这些问题，适应不同的特殊开采环境。

4.3代替杆式泵的电潜泵

WOODGROUP公司研发出了小容积电潜泵技术来代替传统杆式泵，这种新型的电潜泵效率更高，叶片宽大，同时拥有更小的操作范围以及更为可靠的止推环面积。由于常规的杆式泵无法长时间运转开采，在碰到井筒偏差或者井眼过深的情况时就应该采用体积较小的新型电潜泵。当前，这种新型电潜泵可以每天进行小范围操作，而且费用也不高。

4.4耐H2S的电潜泵

不少采油井内会产生大量H2S气体，这些H2S气体会通过密封处或弹性材料渗入，造成发电机的早期损伤，影响到普通电机的使用。针对这一问题，ODI公司研发出了能在有大量H2S气体的采油井中使用的电潜泵。这种电潜泵采用了专门的密封腔式波纹管防止了H2S气体的渗透。该密封室内有一个吸收H2S气体的净化室以及两个装有弹性材料的腔室。一旦H2S气体渗入到密封室波纹管内，它将被其中设置的净化器吸收，这样就能明显减少进入到电机内的H2S气体总量，较为有效地防止了H2S对电机的侵蚀，延长了电机的使用寿命。

4.5节能隔膜电潜泵

伊热夫斯克电动机械厂研制出了解决低产石油井开采问题的UEDN5型隔膜电潜泵，这些电潜泵中所有的型号都拥有同样的规格，同时还拥有无抽油杆电潜泵的特征。如今高效率以及低排量泵的開发上就可以运用到隔膜电潜泵。俄罗斯石油公司在低产井中用其进行石油开采时取得了很好的效果。

5结语

我国电潜泵采油技术的发展源于对国外技术的引进，尽管我们已经能国产化，但在规格与设备关键部位这些方面还远远不及国外先进生产水平，也不具备能满足海上油田大规模开发的生产规模。为了弥补这些缺陷，改善上文中提及的生产过程中常见的问题。我们应该不断消化、吸收国外电潜泵采油前沿技术，同时在此基础上探索新型电潜泵，实现电潜泵采油技术的经济开采、实时监测和智能控制以及特殊井的举升操作等方面的生产系统优化。

参考文献

[1]刘竟成，李颖川，陈征，范晓峰．电潜泵（ESP）采油技术新进展[J]．科技信息（科学教研），2008，（13）．

[2]马瑞山．探析电潜泵（ESP）采油技术新进展[J]．中国新技术新产品，2012，（15）．

篇5：喷射泵采油系统优化设计探析论文

随着制冷技术应用的日益普遍化以及能源的短缺化, 人们对制冷技术的节能要求也越来越高。众所周知, 在蒸汽压缩制冷系统中, 从冷凝器出来的高压制冷剂通过节流阀后, 使得这部分压力能白白损失掉了。压缩喷射制冷循环系统以结构简单、可回收一般节流装置所引起的节流损失而逐渐受到关注。

随着国家能源供应供需矛盾的加剧, 如何针对不同的应用环境, 设计开发出相应的高效率的喷射泵, 最大限度地减小能量损失, 以节约能源和降低生产成木, 这一课题需要切实得到解决。本文基于喷射泵理论, 通过推导方程, 建立目标函数方程, 应用优化设计方法进行射流泵的设计, 以期提高液气混合型射流泵效率, 提高制冷循环的综合性能。

2. 优化措施分析

在普通蒸汽压缩式制冷系统中, 通过引入射流泵取代节流阀而构成的压缩喷射式制冷系统, 以其结构简单、运行可靠、可回收部分节流阀造成的截流能量损失而受到人们的关注。本论文概述了压缩喷射式制冷系统, 对循环装置的主要部件——液气-气射流泵的性能及优化设计进行了研究, 得出如下结论:

(1) 采用压缩/喷射混合循环可以回收制冷系统由于节流而引起的节流损失, 从而可以提高制冷循环的制冷系数, 压缩/喷射混合循环的喷射系数和从蒸发器来的制冷剂的压缩比不是随意确定的变量, 而是对一定制冷工况是确定的。

(2) 在喷嘴中, 制冷剂两相区声速随着制冷剂干度的增加而增大;在等熵膨胀的情况下, 与气体的声速随着压力的降低而减小不同, 制冷剂的声速随着压力的降低而增大。压缩/喷射混合制冷循环的喷射器喷嘴一般为渐缩渐扩型喷嘴, 喷嘴的临界截面直径和出口截面直径的设计与制冷工况有关, 随着冷凝温度的增加, 喷嘴的临界截面直径稍有减小, 出口截面直径增加较多;随着蒸发温度的增加, 喷嘴的临界截面直径和出口截面直径均减小, 但喷嘴的临界截面直径变化很小。

(3) 在计算喷射系数的情况下, 当自由流束的终截面与混合室的入口截面相等时, 此时就是喷嘴距离混合室的最适宜的距离。它主要取决于参数lc1 (自由流束的长度) 以及参数d4 (在离喷嘴出口截面的距离为lc1处的自由流束的直径) 。在d3<d4的情况下, 工作喷嘴的出口截面离圆柱形混合室入口截面的距离应该为混合室入口长度与自由流束长度之和。在混合室的直径d3>d4的情况下, 喷嘴出口截面离圆柱形混合室的入口截面的最适宜的距离应该取lc=lc1, 而且在这种情况下, 取lc稍稍小于lc1不会严重地影响喷射泵的工作, 只相当于缩短了混合室的工作长度, 因为自由流束长度是不变的。但如果将喷嘴移离混合室, 即把喷嘴装在lc>lc1的地方, 喷射泵的工作性能将严重恶化。将它移离混合室会导致增加自由流束的长度, 这样就会增加自由流束的终截面面积, 因为自由流束甚至内切于混合室的入口段, 而入口段的直径大于圆柱形混合室的直径。在这种情况下, 自由流束带入到混合室中的气体比喷射泵压缩器能通过的要多, 因此一部分气体应该从混合室倒流到接受室去, 在混合室入口段将产生倒流和与倒流相联系的喷射泵内的附加损失。

(4) 引射流体的工作条件一定时, 要满足某极限喷射系数的要求, 工作压力越大, 喷射器出口压力就越大。随着工作压力升高到一定值以上时, 再增加工作压力, 出口压力增加不多。在工作流体压力和引射流体压力不变时, 喷射器出口压力越高, 极限喷射系数就越小。

3. 展望

随着我国经济模式由粗犷型向集约型的转变, 节能已经成为一个全民话题。鉴于压缩喷射制冷循环系统的优点, 在今后必定会得到较大的发展空间。射流泵是压缩喷射制冷循环系统的关键部件, 其喷射效率对整个系统的性能影响很大。所以, 对压缩喷射制冷循环性能研究的重点仍将放在射流泵的进一步优化设计上。在本文的研究工作基础上, 今后可以开展进一步的研究工作:

(1) 研制和采用先进的测试设备, 深入研究喷射器内部各种流动参数 (压力、温度、速度、流场) 的变化规律, 建立完善与合理的物理数学模型, 特别是对两相流喷射器提出更合理的设计方法。

(2) 研究射流泵内部各种流动参数 (压力、流速和浓度等) 的变化规律, 建立更加完善合理的物理数学模型, 提出更合理的设计方法。

(3) 研究射流泵的结构参数匹配, 进一步提高泵效率, 使喷射泵系统工作性能达到最优。提高射流泵及喷射器产品的质量, 改进加工工艺, 逐步实现产品的系列化和标准化, 以加速它的推广应用。

摘要：本文基于射流泵基本理论, 打破传统设计方法, 采用优化设计理念, 着重对压缩喷射式制冷系统中的主要部件——射流泵进行了分析研究.通过射流泵的对比理论分析表明, 采用射流泵的优化设计可以使制冷系统能耗减少量可达10%以上。表明对喷射泵进行优化设计, 可以提高泵的工作效率, 降低循环装置能量消耗量。这不仅为今后液气-气射流泵的设计、生产提供了理论指导, 而且会带来较好的社会效益和经济效益。

关键词：射流泵,优化设计,喷射系数,横截面,轴向尺寸

参考文献

[1]张林.蒸汽压缩制冷循环中喷射节流装置的理论研究.上海海事大学.2007年硕士毕业论文

[2]李龙华, 洪超.提高射流泵效率的研究.水利水电技术.1998年03期