اجکتورهای وکیوم چیست؟

اجکتورها یکی از دستگاههای مهم مورد استفاده در صنایع می باشند. این دستگاهها دو وظیفه عمده بر عهده دارند که عبارت است از ایجاد خلأ و تخلیه گازها و دیگر مخلوط کردن سیالات می باشد.

در بکارگیری و طراحی اجکتور هر یک از وظایف فوق و یا هر دو با هم می تواند مد نظر قرارگیرد. به عنوان مثال در صنایع غذایی برای بهبود کیفیت کنسانتره میوه ها و همچنین افزایش ظرفیت واحد از شرایط تحت خلأ استفاده می شود و همچنین در پالایشگاهها برای جدا کردن  مواد نفتی سنگین که دمای جوش بالا دارند از تقطیر تحت خلأ استفاده می کنند که برای ایجاد خلأ می توان از اجکتور استفاده کرد. در بعضی موارد از اجکتور برای مخلوط مایعات و گازها و مایعات استفاده می شود و همچنین برای جدا کردن ذرات معلق در گازها آنها را با مایعات مخلوط می کنند که برای این کار از اجکتور استفاده می شود. اجکتور کاربردهای تازه ای نیز پیدا کرده که به عنوان نمونه می توان به جایگزینی اجکتور با کمپرسور در یک سیکل تبرید اشاره کرد.

برای ایجاد خلأ از دستگاههای دیگری نیز استفاده می کنند که متداولترین آنها پمپ های خلأ می باشد این دستگاه ها به علت ظرفیت محدود تخلیه و همچنین داشتن قسمتهای مکانیکی متحرک زیاد هزینه نصب و تعمیر و نگهداری بالایی دارند

تاریخچه:

منشأ پیدایش اجکتورهای بخار در قاره اروپا می باشد. اولین کارها در زمینه اجکتورها توسط گیفارد  در دهه ۱۸۵۰ انجام گرفت. ارنست کورتینگ و الکساندر فریدمان  در سال ۱۸۶۹ در شهر وین اطریش طراحی و ساخت انژکتور  دیگ بخاری را که بر مبنای ساختار اجکتور بود انجام دادند.

در سال ۱۸۷۱ ارنست کورتینگ  و برادرش برتلد کارخانه کوچکی را در آلمان احداث کردند که تولیدات این کارخانه اختصاص به ساخت انژکتور و جت پمپ داشت. بررسی سوابق کورتینگ در سالهای ۱۸۷۱ تا ۱۸۷۶ نشان می دهد که در آن اجکتورها از یک نازل همگرا استفاده می کردند که سیال محرکشان نیز آب بود.

در سال ۱۸۷۶ ارنست کورتینگ، اجکتوری را طراحی کرد که به عنوان اولین نوع از نسل جدید اجکتورهای بخار امروزی شناخته می شود.

کارل گوستاو پاتریک دلاول مخترع سوئدی که توربینهای عکس العملی را اختراع کرد سهم بزرگی در گسترش اصول تئوری طراحی نازل های همگرا – واگرا که در اجکتورهای بخار سالهای ۱۸۹۰ استفاده شد دارد. بنابراین اروپائیان نازل های همگرا- واگرا را دلاول می نامند.

ارنست کورتینگ و ال شوت در سال ۱۸۷۶ در فیلادلفیا کارخانه ال شوت و کورتینگ را که شاخه ای از کارخانه کورتینگ در آلمان است بنا نهادند. این کارخانه اولین سازنده اجکتورهای بخار بود. اکنون این کمپانی زیر مجموعه ای از کمپانی آمتک می باشد.

اجکتور، قلب سيستم تبريد با اجکتور، در سال ۱۹۰۱ براي خارج کردن هوا از کندانسور موتور بخار توسط Charles Parsons اختراع شد و در سال ۱۹۱۰ توسط Maurice Leblanc، در اولين سيکل تبريد با اجکتور بخار استفاده گردید

تکنولوژی ساخت اجکتورها بتدریج به سایر کمپانی های آمریکایی گسترش یافت و در دو دهه بین سالهای ۱۹۰۰ و ۱۹۲۰ کارخانه وستینگهاس و الیوت اجکتور بخار تولید می کردند. کمپانی کرول – رینولدز شاید مشهورترین این کمپانی ها در آمریکا باشد که توسط سام کرول و فیل رینولدز در سال ۱۹۱۷ ساخته شد.

مؤسسه مبدل های حرارتی یا اختصاراً (HEI) که یک شرکت تجاری بین المللی بود و توسط سازندگان کندانسور و اجکتور بنا شد در سال ۱۹۳۳ سازمان گرفت.

(HEI) اولین کتاب روشهای استاندارد آزمایش اجکتورهای بخار را در سال ۱۹۳۸ منتشر کرد. از آن زمان تا کنون کمپانی های دیگری نیز به ساخت اجکتورها مشغول هستند.

اجکتور چیست؟

اجکتورهای وکیوم چیست؟

یک اجکتور نوع ساده شده ای از یک پمپ خلأ یا یک کمپرسور خلأ می باشد که در آن هیچگونه پیستون، شیر یا روتور و دیگر اجزای متحرک وجود ندارد.

اجکتور از چهار قسمت عمده که عبارت است از نازل ابتدایی، محفظه اختلاط، Diffuser و  Discharge تشکیل شده است.

نحوه عملکرد اجکتور به این صورت است که سیال ابتدا وارد نازل ابتدایی شده و در عبور از آن سرعتش  به شدت افزایش پیدا می کند و آنتالپی سیال به انرژی جنبشی تبدیل می شود و در نتیجه فشار سیال به شدت کم می شود و فشار داخل اجکتور خیلی کمتر از بیرون آن می شود این عمل باعث ایجاد خلأ شده و سیال  از فرایند به محفظه اختلاط کشیده شود و در محفظه اختلاط  با سیال داخل اجکتور مخلوط شده و همراه آن از قسمت Discharge به بیرون تخلیه می شود. از مزیت های اجکتور می توان به موارد زیر اشاره کرد:

قابلیت کارکرد با گازهای خشک، مرطوب و خورنده

توانایی ایجاد خلأ های مختلف مورد استفاده در صنایع

کارکرد پایدار در محدوده طراحی

بازده خوب

قسمت متحرک نداشته و هزینه تعمیر و نگهداری آن کم است.

هزینه نصب آن نسبت به سایر دستگاهها خیلی کم است.

کارکرد ساده

و از معایب اجکتور می توان به موارد زیر اشاره کرد:

ایجاد صدای زیاد

حساسیت زیاد به شرایط خارج از طراحی

مصرف بالای انرژی

استفاده از اجکتورها برای کاربردهای مناسب متکی بر فاکتورهای زیر است:

فشار بخار: انتخاب اجکتور بر مبنای فشار مینیمم خط انتخاب شود.

دمای بخار: انتخاب بر مبنای دمای ماکزیمم آب می باشد.

دما و فشار مکش: احتیاجات کلی فرآیند باید در نظر گرفته شود، انتخاب معمولاً به وسیله مینیمم فشار مکش مورد نیاز (بالاترین خلأ) می باشد.

ظرفیت مورد نیاز: جداولی برای ظرفیت اجکتورها وجود دارد که به آنها اشاره خواهیم کرد

برای طراحی اجکتورها از منحنی های تجربی استفاده می شود که در دهه های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ تهیه شده است این منحنی ها بر حسب شرایط بخار ورودی و خلأ مورد نیاز و پارامترهای دیگر اطلاعات کلی از اجکتورها را ارائه می دهند ولی با توجه به حساسیت فوق العاده جریان داخل اجکتور به مشخصات هندسی، این اطلاعات کلی برای ساخت اجکتورها کافی نخواهد بود

بر اساس معادله برنولی اگر کاری انجام نشود یا به عبارت دیگر در یک جریان سیال بدون اصطکاک ، انرژی ناشی از فشار و سرعت در تمام نقاط مسیر جریان ثابت باقی می ماند، در نتیجه هر افزایش سرعتی با یک کاهش فشار همراه خواهد بود. این اصل می تواند جهت جمع آوری یک جریان گاز کم فشار توسط یک جریان گاز محرک (motive gas) پر فشار برای مکش و فشرده نمودن به یک فشار متوسط (متعادل) مورد استفاده قرار گیرد.

نازل سیال محرک را از یک منبع فشار بالا دریافت می کند، وقتی جریان محرک از درون جت عبور      می کند سرعت افزایش و فشار کاهش می یابد افزایش سرعت بعلاوه کاهش فشار منجر به ایجاد مکش (suction) در اطراف نازل می شود گاز کم فشار اطراف نازل به درون کشیده می شود و با جریان محرک مخلوط می شود. ونتوری بخشی از لوله است که قطر کمی در قسمت گلوگاه دارد و در قسمت انتهایی اش گشاده می شود. این قطر افزایش یافته در انتهای پایانی منجر به کاهش سرعت سیال مخلوط شده و افزایش فشار آن می شود. ونتوری جریان سیال جت با سرعت بالا را تبدیل به یک جریان با فشار متوسط جهت تحویل به سیستمی با این فشار متوسط می نماید.

انواع اجکتور

اجکتورهای وکیوم چیست؟

به طور کلی دو نوع متعارف اجکتور وجود دارد. در نوع اول سیال محرک آب یا مایعی تحت فشار است و در نوع دوم سیال محرک بخار می باشد. اجکتورهای مایع برای تأمین خلأ به نسبت کم و یا مخلوط کردن مایعات مورد استفاده قرار می گیرند اما اجکتورهای بخار برای تأمین خلأ به نسبت زیاد و یا حفظ خلأ موجود در یک سیستم به کار می روند. در یک تقسیم بندی دیگر اجکتورها را می توان به دو دسته تک مرحله ای و چند مرحله ای تقسیم بندی کرد