人工举升理论第18讲水力射流泵

1、人工举升理论 第第18讲讲 水力射流泵水力射流泵 吴晓东 水力射流泵水力射流泵 射流泵的结构和工作原理射流泵的结构和工作原理 水力射流泵由喷嘴、吸入室、混合室、扩散水力射流泵由喷嘴、吸入室、混合室、扩散 管等几部分组成。高压工作液体经压力管路进入管等几部分组成。高压工作液体经压力管路进入 射流泵中，工作液体经过喷嘴后速度大大增加，射流泵中，工作液体经过喷嘴后速度大大增加， 高速液体将喷嘴附近的空气带走，并在喷嘴附近高速液体将喷嘴附近的空气带走，并在喷嘴附近 造成真空，被抽送液体就被吸上来，两种液体在造成真空，被抽送液体就被吸上来，两种液体在 混合室进口处汇合，共同进入混合室，在混合室混合室进口

2、处汇合，共同进入混合室，在混合室 中，工作液体把一部分能量传递给被抽送液体，中，工作液体把一部分能量传递给被抽送液体， 使后者能量增加，两种液体在混合室混合后再进使后者能量增加，两种液体在混合室混合后再进 入扩散管中，一部分速度能变为压力能，这种利入扩散管中，一部分速度能变为压力能，这种利 用工作液体的射流来输送液体的设备称为射流泵。用工作液体的射流来输送液体的设备称为射流泵。 通常，射流泵可以按照工作液体和被抽送通常，射流泵可以按照工作液体和被抽送 液体的种类分为三种：用液体射流来输送液体；液体的种类分为三种：用液体射流来输送液体； 用液体射流来输送气体；用蒸气射的无杆抽油用液体射流来输送气

3、体；用蒸气射的无杆抽油 设备中及油田注水的供水系统中。设备中及油田注水的供水系统中。 混合液体的速度混合液体的速度v3为为 3 3 f QQ v pH 射流泵的基本方程式射流泵的基本方程式 混合室的进口断面和出口断面动量方程混合室的进口断面和出口断面动量方程 )()( 233322 ppfvQQvQvpQ HpHHp 2 3 2 2 2 23 3 2 2 2 2 32 1 1 1 2 2 p H p p H p pp p p Q Q f f Q Q f ff f f gf Q H 混合室的进口断面和出口断面压力降混合室的进口断面和出口断面压力降 射流泵的基本方程式射流泵的基本方程式 1 3 2

4、 3 pp f f f f s 喷嘴的出口断面面积 混合室的断面面积 p H Q Q q 工作液体的流量 被抽取液体的流量 22 2 2 32 )1 ( 1 1 1 1 2 2 q s q ssg v H p 几何参数或射几何参数或射 流泵的面积比流泵的面积比 工况参数或射工况参数或射 流泵的流量比流泵的流量比 射流泵的基本方程式射流泵的基本方程式 具有圆柱形混合室的射流泵的理论压头表达式具有圆柱形混合室的射流泵的理论压头表达式 2 2 2 2 2 2 )1 ( 1 ) 1( 22 2 q s q ss s sg v H p i 射流泵的实际压头射流泵的实际压头H等于所求得理论压头等于所求得理

5、论压头Hi减去在吸入减去在吸入 室、混合室和扩散管中的损失，即室、混合室和扩散管中的损失，即 扩混吸 hhhHH i 射流泵的基本方程式射流泵的基本方程式 水力射流泵的效率水力射流泵的效率i： 液体的有效能量除以输入能量，在不考液体的有效能量除以输入能量，在不考 虑搅失的条件下，它可用下式来表示虑搅失的条件下，它可用下式来表示 2 2 2 2 )1 ( 1 ) 1( 22 q s q ss s s q i 射流泵的基本方程式射流泵的基本方程式 射流泵的特性曲线射流泵的特性曲线 水力射流泵理论特性曲线水力射流泵理论特性曲线 当不同当不同s值时，深井射流泵特性值时，深井射流泵特性 曲线曲线pH=3

6、.45MPa， pp=27.6MPa ，Qp=97m3/d；pp=41.4MPa， Qp=127m3/d 1s=2.63，pp=41.4Mpa；2 s=2.63，pp=27.6MPa；3s=5.56 ，pp=41.4MPa；4-s=5.56， pp=27.6Mpa 当不同面积比当不同面积比s、喷嘴中损失系数为、喷嘴中损失系数为0.03和混合室及扩散管和混合室及扩散管 中损失系数为中损失系数为0.2时，射流泵无因次特性曲线时，射流泵无因次特性曲线 p0泵给出的有效压力对喷嘴处工作压力的比值；泵给出的有效压力对喷嘴处工作压力的比值；m0被被 送液体和工作液体质量流量比；送液体和工作液体质量流量比；

7、p0m0 射流泵的特性曲线射流泵的特性曲线 射流泵的特性曲线射流泵的特性曲线 “科贝科贝”公司射流泵公司射流泵 工作参数变化图解工作参数变化图解 1pH；2；3气气 蚀区边界；蚀区边界；4油井油井 的指示图（生产效率的指示图（生产效率 为）；为）；A工作点工作点 射流泵的设计射流泵的设计 u最优面积比最优面积比 是水力射流泵装置效率最高时的面积是水力射流泵装置效率最高时的面积 比比 优 1 3 p f f u当工作液体压头当工作液体压头Hp和流量比和流量比q给定时，最优面积比给定时，最优面积比s优 优 是相当于射流泵造成的最大压头值是相当于射流泵造成的最大压头值Hmax 2 2 2 4 2 2

8、2 3 1 3 1 2)1)(2( qq f f p 优 2混合室的速度系数，根据试验，混合室的速度系数，根据试验，20.975； 3扩散管的速度系数，扩散管的速度系数，30.9； 4混合室进口的速度系数，混合室进口的速度系数，40.925； 11/ / 13 3 13 3 2 3 s s ff ff ff f f f n p pi pn 将将2、3、4值代入上式得值代入上式得 22 802. 0)1 (221. 1nqqs q012345610 s优1.223.87.2511.616.923.230.366.4 n101.361.161.091.071.041.031.02 s优 优和 和q

9、与与n的关系表的关系表 射流泵的设计射流泵的设计 当速度系数当速度系数值不变时，最优面积比值不变时，最优面积比s优 优只和流量比 只和流量比q有有 关，关，s优 优值随 值随q值的增加而增大（近似直线关系）。值的增加而增大（近似直线关系）。当当q0时时 s优 优具有最小值 具有最小值，当，当q14时，时，s优 优可用下列近似式来确定 可用下列近似式来确定 ： qs9 . 3 优 当水力射流泵的最优面积比当水力射流泵的最优面积比s优 优，即 ，即f3/fp1确定后确定后 ，喷嘴喷嘴 的出口面积的出口面积由下式来计算由下式来计算 ： p pp p p Q f 2 1 1 射流泵的设计射流泵的设计

10、p 喷嘴直径喷嘴直径 111 13. 1 4 ppp ffd p 混合室的面积混合室的面积f3 1 1 3 3p p f f f f 优 p 混合室的直径混合室的直径d3 333 13. 1 4 ffd 射流泵的设计射流泵的设计 水力射流泵中喷嘴出口断面离开圆柱形混合室入水力射流泵中喷嘴出口断面离开圆柱形混合室入 口断面的最优距离口断面的最优距离Lc和面积比和面积比s有关，有关， 当当s=1.53时，时， Lc=(0.51.5)d3 当当s=46时，时， Lc=(12.5)d3 当当s=725时，时， Lc=(19)d3 混合室长度混合室长度l为为 l=(68)d3 射流泵的设计射流泵的设计 扩散管一般采用扩散管一般采用均匀扩散均匀扩散，其扩散角，其扩散角58，