Bomba de jato

Estrutura típica de uma bomba a jato

Uma bomba a jato (para outras designações, consulte a seção "Nomenclatura") é uma bomba na qual o efeito de bombeamento é gerado por um jato de fluido ("meio de propulsão") que suga em outro meio ("meio de sucção") através da troca de impulsos, acelera e comprime / transporta, se está sob pressão suficiente .

Por ter uma estrutura muito simples e não possuir partes móveis, este tipo de bomba é particularmente robusta, de baixa manutenção e versátil.

Nomenclatura e Classificação

Os nomes das bombas a jato são inconsistentes e muitos termos diferentes são usados, dependendo da aplicação:

Bombas a jato , emissores e bombas de propulsão são termos genéricos comuns. Após a palavra em inglês jet pump, às vezes também é usado o nome jet pump .
Um ejetor ( latim para "ejetor") ou aspirador é geralmente uma bomba a jato que gera uma pressão negativa , ou seja , tem um efeito predominantemente de sucção . Isso é muito comum, especialmente na tecnologia de vácuo .
Um injetor (latim para "lançador") é geralmente uma bomba a jato que gera sobrepressão , ou seja, tem um efeito predominantemente de compressão . Às vezes, o injetor também é usado como um termo genérico.

A classificação também é inconsistente. Como uma bomba, a bomba a jato às vezes é atribuída às máquinas de energia fluida . Visto que a bomba de jato não ocupa nenhum trabalho e não contém partes móveis, a rigor não é uma máquina , mas um aparelho .

funcionalidade

seção tridimensional através de uma bomba a jato

A imagem acima à direita mostra a estrutura típica de uma bomba a jato. A promoção ocorre nas seguintes etapas e pode ser calculada muito bem com algumas simplificações apenas aplicando as leis de energia, momentum e conservação de massa:

O propulsor (3) emerge do bocal de propulsor (2) na velocidade mais alta possível . De acordo com a lei de Bernoulli, isso cria uma queda de pressão estática . Por esta razão, a pressão no fluxo é inferior à pressão ambiente. No caso de propelentes compressíveis (gases ou vapores), o bico é frequentemente projetado como um bico Laval para maximizar a velocidade e o jato do propelente emerge em velocidade supersônica .
Na câmara de mistura (4), o jato de propulsão atinge o meio de sucção localizado aqui , que está principalmente sob pressão ambiente. Depois de sair do bocal, o jato propulsor inicialmente se comporta como um jato livre : a fricção interna e a turbulência criam uma tensão de cisalhamento na camada limite entre o meio propelente rápido e o meio de sucção muito mais lento. Esta tensão causa a transmissão do momento , ou seja, H. o meio de sucção é acelerado e levado embora. A mistura ocorre de acordo com o princípio da conservação do momento . (A aplicação da equação de Bernoulli, que se aplica apenas a líquidos sem atrito , levaria a resultados incorretos devido às perdas por impacto .) O jato é desacelerado pela expansão do jato de propulsão e a sucção do meio de sucção, ou seja, H. a pressão dinâmica é convertida em pressão estática .
Uma vez que o meio de sucção é acelerado na câmara de mistura, de acordo com Bernoulli também há uma queda de pressão estática para o meio de sucção, ou seja, H. um efeito de sucção, que fornece meio de sucção adicional do bocal de sucção (1), desde que haja pressão mínima suficiente lá.
Um difusor (5) é freqüentemente conectado a jusante para um aumento de pressão adicional (opcional).

Quanto maior a densidade relativa do meio propulsor em relação ao meio de sucção, mais forte é o efeito de bombeamento. A taxa de compressão pode ser aumentada novamente por um arranjo de vários estágios como uma conexão em série .

Se o propelente for um vapor , ele pode condensar na câmara de mistura . Isso aumenta o efeito de compressão, o que torna ainda possível atingir uma pressão final maior do que a pressão do propulsor. O efeito oposto pode ocorrer em queimadores onde a ignição pode ocorrer no difusor.

Tipos e áreas de aplicação

Em princípio, qualquer tipo de fluido (por exemplo , líquido , gás , vapor , suspensão fluida , aerossol ) pode ser usado como meio propelente e como meio de sucção . Isso abre uma ampla gama de áreas de aplicação possíveis.

A tabela a seguir mostra alguns exemplos de aplicações, organizadas de acordo com o estado físico do meio e do meio de sucção:

Meio de condução → meio de sucção ↓	gás / vapor	líquido
gasoso / vaporoso	Bomba de jato de vapor: Bomba de alimentação de jato de vapor : o vapor transporta água contra a mesma pressão Maçarico , Kylchap e Giesl ejetor em locomotivas a vapor (vapor de água promove gases de escape) Bomba de vácuo de jato de vapor (o vapor transporta ar) Bomba de difusão de óleo (óleo ou vapor de mercúrio transporta ar) Bomba de gás ou jato de ar: Queimador de Bunsen , Teclubburner (gás combustível aspira ar de combustão) Ventilação (extrai ou circula o ar) Tiragem induzida sem contato (o ar suga o gás de exaustão, reforça o efeito da chaminé ) Dispositivo de ventilação em bombas centrífugas (o gás de exaustão do motor suga o ar)	Bomba de jato de água : bomba de vácuo (a água transporta o ar) Bico de espuma Ejetor para COP - aumento em máquinas de refrigeração e bombas de calor ( refrigerante líquido promove refrigerante vaporizado ) Descargas sanitárias com base no design da válvula de descarga
líquido	Atomizadores de auto-escorvamento e bicos de pulverização Atomizador de perfume (o ar promove o perfume) Pintura em spray (ar comprimido fornece tinta) Pulverização de chama (gás de exaustão / ar comprimido transporta metal fundido) Bomba de alimentação de jato de vapor (o vapor transporta a água de alimentação) Bomba de esgoto (o gás de escape do motor fornece água)	Bomba de esgoto da brigada de incêndio ( bombas de água) Doador Bomba de circulação e ventilação no aquário ou piscina (água transporta ar + água) Controle de temperatura de fluxo em sistemas de aquecimento
firmemente	Transporte pneumático (ar comprimido transporta material a granel , especialmente material de sucção ) Aspirador pneumático (ar comprimido suga a poeira) Soprador de jato de areia (ar comprimido transporta abrasivo )	Bomba de cascalho, bomba de lama (água fornece suspensão)

Observação: a lista mostra apenas alguns dos muitos exemplos. Está longe de estar completo.

Vantagens e desvantagens

Em comparação com outros tipos de bombas , especialmente as bombas centrífugas amplamente difundidas , as bombas a jato têm algumas vantagens e desvantagens significativas:

benefícios	Neutro	desvantagem
Devido à falta de peças móveis e de acionamento , as bombas a jato são particularmente simples, robustas e requerem pouca manutenção e desgaste . Devido à sua construção simples, são geralmente mais baratas do que outras bombas. Devido à geometria simples e ao baixo estresse mecânico, as bombas de jato feitas de materiais especiais resistentes a produtos químicos e térmicos, e. B. cerâmicas são produzidas, que não podem ser utilizadas com outros tipos de bombas ou apenas com grande esforço. Com um meio propelente denso, taxas de compressão muito altas podem ser alcançadas, o que é particularmente importante para a tecnologia de vácuo . Uma vez que não podem ficar quentes devido ao atrito do corpo sólido, são adequados para áreas com risco de explosão . Muito flexível no que diz respeito à posição de instalação	O propelente e o meio de sucção se misturam na bomba. Este efeito pode ser desejável se a bomba funcionar simultaneamente como misturador ou atomizador , mas também pode ser negativo se as propriedades do meio de sucção mudarem de maneira indesejável devido à mistura no meio propelente. Dependendo da combinação, pode ser possível separar a mídia novamente ; no entanto, eu. d. Normalmente, um separador térmico ou mecânico adicional é necessário.	Consumo de meio propulsor (possivelmente pode ser separado novamente e pelo menos materialmente recuperado) eficiência significativamente menor do que a maioria dos outros tipos de bombas Tamanho significativamente maior do que outras bombas com o mesmo desempenho, o que pode ser contra uma bomba a jato em uma posição de instalação apertada. No entanto , o comprimento pode ser reduzido conectando-se em paralelo . Se o bico do propelente for muito pequeno e o meio propelente estiver sujo, o bico pode entupir. Erosão devido à sucção sólido / líquido ou propelente (leve em consideração ao escolher o material)

história

Por ter uma estrutura e funções muito simples, a bomba foi "inventada" várias vezes para diferentes aplicações, em diferentes momentos e em diferentes lugares, independentemente uma da outra. As bombas de jato de água mais simples já eram conhecidas por Ktesibios e Vitruvius na antiguidade.

Alguns dos técnicos que avançaram decisivamente na tecnologia de bombas a jato nos tempos modernos foram:

Philibert Delorme (1570) arquiteto francês
Richard Trevithick (1771-1833), engenheiro britânico
Robert Wilhelm Bunsen (1811–1899), químico alemão
Henri Giffard (1825-1882), engenheiro francês
Ernst Körting (1842–1921), engenheiro alemão
Adolph Giesl-Gieslingen (1903–1992), técnico austríaco

Veja também

literatura

B. Eck: Mecânica técnica dos fluidos . Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg / New York 1988
M. Wutz et al.: Theory and Practice of Vacuum Technology . Vieweg-Verlag, Braunschweig / Wiesbaden 1992
C. Edelmann: Tecnologia de vácuo de armazenamento de conhecimento . VEB Fachbuchverlag, Leipzig 1985
W. Pupp, KH Hartmann: Vacuum technology . Hanser-Verlag, Munique / Viena 1991
N. Rao, H. Kremer: Injectors for gasous and vaporous media . Vulkan-Verlag, Essen 1970
Hans Roos: Hidráulica do aquecimento de água . 4º, completamente revisado Edição. R. Oldenbourg, Munich / Vienna 1999, ISBN 3-486-26399-4 .
Planilhas Körting para aplicações de bombas a jato e tecnologia de vácuo , publicação da Körting Hannover AG
DIN24290: dispositivos de detonação . Editora beuth
MG Lotfey: Simulação numérica de injetores gás-gás e gás-sólido . Karlsruhe 2002

Evidência individual

↑ ^a^b R. Jung: O cálculo e uso de ventiladores de jato , livreto de pesquisa VDI 479, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1960
↑ G. Wagner: Aplicações e áreas de aplicação de bombas a jato , CIT 51 (1979), pp. 867-877
↑ G. asa: cálculo do aparelho a jato . In: livreto de pesquisa VDI , 479, 1960, VDI-Verlag, Düsseldorf
↑ B. Bauer: Investigações teóricas e experimentais sobre dispositivos a jato para fluidos compressíveis . In: livreto de pesquisa VDI , 514, 1966, VDI-Verlag, Düsseldorf
↑ H.-J. Henzler: Para o projeto de dispositivos de sucção a jato para sistemas de materiais monofásicos . In: CIT , 54, 1982, 1, pp. 8-16
^ H. Kremer, entrada de ar nos queimadores do injetor . In: CIT , 35, 1963 6, pp. 444-447
↑ R. Scholz, R. Jeschar, O. Carlowitz: On the termodinâmica dos raios livres . In: GWI , 13 (1984) 1, pp. 22-27
↑ Hans Roos: Hidráulica do aquecimento de água . P. 235 ff.

[Jung-1] R. Jung: O cálculo e uso de ventiladores de jato , livreto de pesquisa VDI 479, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1960

[2] G. Wagner: Aplicações e áreas de aplicação de bombas a jato , CIT 51 (1979), pp. 867-877

[3] G. asa: cálculo do aparelho a jato . In: livreto de pesquisa VDI , 479, 1960, VDI-Verlag, Düsseldorf

[4] B. Bauer: Investigações teóricas e experimentais sobre dispositivos a jato para fluidos compressíveis . In: livreto de pesquisa VDI , 514, 1966, VDI-Verlag, Düsseldorf

[5] H.-J. Henzler: Para o projeto de dispositivos de sucção a jato para sistemas de materiais monofásicos . In: CIT , 54, 1982, 1, pp. 8-16

[6] H. Kremer, entrada de ar nos queimadores do injetor . In: CIT , 35, 1963 6, pp. 444-447

[7] R. Scholz, R. Jeschar, O. Carlowitz: On the termodinâmica dos raios livres . In: GWI , 13 (1984) 1, pp. 22-27

[8] Hans Roos: Hidráulica do aquecimento de água . P. 235 ff.

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