Книги по аквариумистике

Инжектор

Функция инжектора, который также часто называют насадкой для подачи воздуха, для многих аквариумистов не совсем понятна. Прежде всего, отметим очевидное противоречие: для использования инжектора нужно очень высокое давление, чтобы получить вакуум. Очень трудно спланировать инжектор так, чтобы он при самой небольшой подаче воды и по возможности незначительной потере напора засасывал достаточно большое количество воздуха, давал мелкопузырьковую смесь в условиях противодавления от одного до нескольких метров водного столба. Лучше всего функция инжектора разъясняется при рассмотрении затраты энергии. При этом следует рассматривать три формы энергии: энергию потери на трение, энергию скорости (кинетическую энергию) и энергию давления. Для дальнейшего рассмотрения необходимо знать, что общая энергия системы остается одинаковой, но значения различных форм энергии могут варьировать и переходить друг в друга.

Продольный разрез инжектора с энергетической диаграммой

На входе инжектора мы имеем определенную энергию скорости, которая зависит прежде всего от поперечного сечения трубопровода и количества воды. Чтобы пропустить это количество воды через инжектор, нужна определенная энергия. На входе инжектора находится относительно короткая насадка. Отверстие для протекающей воды внутри этой насадки сведено к минимуму. Так как количество воды в каждой точке инжектора одинаково, то соответственно простому уравнению V=Q/A скорость потока должна увеличиваться пропорционально уменьшению поперечного сечения. Чем выше скорость, тем выше, конечно, потеря энергии на трение. Итак, эти обе формы энергии должны экстремально возрастать в узком месте насадки. Так как общая энергия остается одинаковой, в то время как две известные нам энергии стремительно возрастают, должна быть энергия, которая значительно снижается. Это энергия давления. Целью конструкции является определение параметров инжектора таким образом, чтобы абсолютное давление в насадке было столь малым, что он смог бы использовать окружающую атмосферу. Если это достигается, возникает разность давлений, которая выравнивается поступлением большого количества воздуха в инжектор. На выходе инжектора получается смесь воздух-вода, которая имеет энергию скорости подобную энергии в трубе, но меньшую энергию давления. Эта смесь фаз, – так называемая неньютоновская жидкость. Ее нельзя рассчитать по относительно простым стандартным формулам гидродинамики. Но из-за турбулентных процессов обмена в такой газовой смеси происходят более значительные потери на трение, чем в нормальной жидкости. К этому можно добавить, что газовые пузырьки в трубопроводах проявляют тенденцию собираться в слишком большие пузыри. По этим причинам следует держать трубопровод за инжектором по возможности близко. Практический опыт показывает, что потребление энергии в инжекторе не намного выше, чем у распылителя, и что размер пузырьков сравним. Значительное преимущество, которое важно для больших установок с инжектором, состоит в том, что он практически не подлежит износу и равномерно образует мелкие пузырьки, и по сравнению с распылителем затраты на обслуживание снижаются.

Предыдущая || Следующая || Оглавление