Vizualizare sursă pentru „Ejector”

[[Fișier:Ejector or Injector.svg|thumb|upright=1.5|Schema unui ejector]]
În [[dinamica fluidelor]] și [[termodinamică]] un '''ejector''' este un dispozitiv fără piese în mișcare, în care un [[fluid]] este comprimat și antrenat prin acțiunea unui jet de fluid activ (fluid motor).<ref name=lex>Alexandru Dănescu, Dan Ștefănescu, Dragoș Sfințeanu, Mircea Marinescu, Ioan Ganea, Stoian Petrescu (coordonatori), ''Lexicon de termodinamică și mașini termice'', vol. I A–E, București: [[Editura Tehnică]], 1985, pp. 309–311</ref> Dacă atât fluidul motor, cât și cel antrenat sunt în [[stare de agregare |stare]] [[gaz]]oasă, se mai folosește termenul de '''compresor cu jet'''.<ref name=lex/><ref name=P594>Popa, 1986, p. 594</ref>

== Descriere ==
Fluidul motor formează un jet prin destinderea sa într-un [[ajutaj]]. Dacă fluidul motor este un [[lichid]], atunci ajutajul este întotdeauna unul convergent. Dacă fluidul motor este gazos, atunci în funcție de raportul de [[presiune |presiuni]] dintre presiunea din camera de amestec și cea a fluidului motor la intrare se alege tipul ajutajului, convergent sau [[ajutaj convergent-divergent |convergent-divergent]]. În camera de amestec, situată imediat după ajutajul fluidului motor, fluidul antrenat se amestecă cu cel motor, fiind împins prin ajutajul convergent de intrare spre gâtul ejectorului. După ce amestecul trece prin gât, viteza sa este redusă în difuzorul divergent de ieșire, unde, odată cu scăderea vitezei, presiunea crește. Astfel, cu ajutorul unui fluid motor, este antrenat un alt fluid, spre o zonă cu presiune mai mare ca aceea a fluidului antrenat la intrarea sa.<ref name=lex/>

== Clasificare ==
Dispozitivele cu jet se clasifică după starea de agregare a fluidelor:<ref name=P594/>
{| class=wikitable style="padding: 0em 1em;"

! Fluid motor
! Fluid antrenat
! Exemple de dispozitive
|-
| rowspan=2 style="padding: 0em 1em;"| compresibil ||style="padding: 0em 1em;"| compresibil || style="padding: 0em 1em;"|Compresor cu jet<br/>Ejector cu [[abur]]<br/>Injector de gaz
|-
| style="padding: 0em 1em;"| incompresibil || style="padding: 0em 1em;"|Injector abur-[[apă]]<br/>Sistem de transport pneumatic
|-
| rowspan=2 style="padding: 0em 1em;"| incompresibil || style="padding: 0em 1em;"|compresibil || style="padding: 0em 1em;"|Ejector cu apă (trompă de apă<ref>{{LTR|trompă de apă}}</ref>)<br/>Schimbător de căldură prin amestec (cele două fluide sunt în stări de agregare diferite ale aceluiași fluid)
|-
| style="padding: 0em 1em;"|incompresibil || style="padding: 0em 1em;"|[[Pompă]] cu jet<br/>Sistem de transport hidraulic
|}

== Funcționare ==
Funcționarea unui ejector se bazează pe trei [[lege de conservare |legi de conservare]]:<ref>Popa, 1986, p. 595</ref>
* conservarea energiei:
:<math>h_p+uh_s = (1+u)h_c</math>
* conservarea masei (în relație a debitelor):
:<math>\dot m_c = \dot m_p + \dot m_s</math>
* conservarea impulsului în camera de amestec:
:<math>\dot m_pw_{p1} + \dot m_sw_{s1} - (\dot m_p+\dot m_s)w_s = p_3f_3 - (p_{p1}f_{p1}+p_{s1}f_{s1}) - \int_{f1}^{f3}p\,df</math>
În relațiile de mai sus,
:<math>u = \dot m_s/\dot m_p</math> este coeficientul de ejecție (antrenare),
: {{mvar|h}} sunt [[entalpie |entalpii]] masice,
: <math>\dot m</math> sunt debite masice,
: {{mvar|w}} sunt viteze,
: {{mvar|f}} sunt secțiuni,
: indicii {{mvar|p}}, {{mvar|s}} și {{mvar|c}} se referă la fluidul primar (motor), fluidul secundar (antrenat), respectiv amestecul comprimat,
: indicii {{math|1}} și {{math|3}} se referă la intrarea, respectiv ieșirea din camera de amestec.

[[Fișier:Jet compressor h-s diagram.png|thumb|upright=1.5|Diagrama h-s a unui compresor cu jet.<br/>Culorile transformărilor:<br/>
roșu - fluidul motor,<br/>
albastru - fluidul antrenat,<br/>
violet - amestecul, după ieșirea din camera de amestec.<br/>
<br/>Presiuni:<br/>
''p''<sub>1</sub> a fluidului motor la intrare,<br/>
''p''<sub>2'</sub> a amestecului la funcționarea ideală,<br/>
''p''<sub>2</sub> a amestecului la funcționarea reală,<br/>
''p''<sub>3</sub> la ieșirea din camera de amestec,<br/>
''p''<sub>4</sub> a fluidului antrenat la intrare,<br/>
''p''<sub>5</sub> la intrarea în camera de amestec.<br/>
<br/>Stări:<br/>
A - fluidul motor la intrare,<br/>
B - fluidul motor destins ideal la presiunea din camera de amestec,<br/>
B' - fluidul motor destins ideal la presiunea fluidului antrenat,<br/>
C - la ieșirea din ejector (comprimarea reală),<br/>
C' - la ieșirea din ejector (comprimarea ideală),<br/>
D - fluidul antrenat la intrare,<br/>
E - la ieșirea din camera de amestec,<br/>
F - la comprimarea ideală din difuzor,<br/>
R - fluidul motor destins real la presiunea din camera de amestec,<br/>
M - fluidul antrenat destins real la presiunea din camera de amestec.]]

Fluidul motor intră în ajutajul său în starea A și se destinde [[proces izentropic |neizentropic]] până în starea R, obținându-se viteza:
:<math>w_1 = \varphi_1 \sqrt{2h}</math>
unde <math>\varphi_1</math> &approx;&nbsp;0,95 este coeficientul de viteză al ajutajului,<ref name=P608>Popa, 1986, p. 608</ref> iar {{mvar|h}} este căderea de entalpie disponibilă.

Fluidul antrenat intră în ejector în starea D și se destinde și el neizentropic până în starea M. Deoarece căderea de entalpie disponibilă, {{mvar|h<sub>k</sub>}} este mică, viteza fluidului antrenat este mult mai mică decât cea a fluidului motor. Ea poate fi calculată folosind un coeficient de viteză &approx;&nbsp;0,925.<ref name=P608/>

În camera de amestec, în formă de ajutaj convergent, fluidul motor se amestecă cu cel antrenat, starea amestecului fiind cea din punctul E. Coeficientul de viteză al camerei de amestec este &approx;&nbsp;0,88. În porțiunea divergentă a ejectorului viteza amestecului scade, iar presiunea crește până în starea C. Coeficientul de viteză al porțiunii divergente este &approx;&nbsp;0,925.<ref name=P608/>

Din schema prezentată se pot calcula exact diferitele căderi de entalpie {{math|''h''<sub>1</sub>}}, {{math|''h''<sub>2</sub>}}, {{math|''h''<sub>3</sub>}} astfel că se pot cunoaște [[parametru de stare |parametrii]] exacți în toate punctele ejectorului, ceea ce permite calculele de dimensionare.

De remarcat că nicăieri pe traseul fluidului antrenat nu se pot atinge [[viteza sunetului |viteze supersonice]], ceea ce obligă la verificarea vitezelor în toate punctele din camera de amestec.<ref>Popa, 1986, pp. 616–617</ref> Actual asta se face prin [[mecanica fluidelor numerică |simulări numerice]].

[[Randament termic |Randamentul termic]] al compresorului cu jet se poate calcula în modul următor:<ref name=lex/><br/>
Cu notațiile din figura alăturată, în cazul că fluidele motor și antrenat sunt de aceeași natură, coeficientul de ejecție este:
:<math>u = \sqrt{k\frac{h_0+h_k}{h_3+h_k}}-1</math>
unde {{math|1=''k'' = 0,35...0,6}} este factorul de pierderi al ejectorului, care depinde de construcția sa și de regimul de funcționare.<br/>
Randamentul este:
:<math>\eta = u \frac{h_3+h_k }{h_0+h_k}</math>
și are valori mici, de 15–25&nbsp;%.<ref name=lex/>

Dacă ambele fluide sunt compresibile, iar la intrarea în camera de amestec fluidul motor are viteză supersonică, se pot realiza rapoarte de comprimare ale fluidului antrenat {{math|1=''p''<sub>2</sub>/''p''<sub>4</sub> = 3...5}}. Dacă unul sau ambele fluide sunt incompresibile, destinderile respective nu se mai produc, iar diagrama se simplifică, vitezele sunt subsonice, iar rapoartele de comprimare realizabile sunt mici.<ref name=lex/>

== Utilizări ==
Ejectoarele pot fi folosite de exemplu la aspirarea [[aer]]ului și a altor gaze din [[condensator (termodinamică) |condensatoarele]] [[turbină cu abur |turbinelor cu abur]], pompe de [[vid]] cu jet de apă sau [[ulei]], în [[mașină frigorifică |instalații frigorifice]], ca injectoare cu aer sau abur a [[combustibil]]ilor în [[arzător |arzătoarele]] [[cazan]]elor, iar în trecut s-au folosit ca injectoare cu abur a apei în cazanele [[locomotivă cu abur |locomotivelor cu abur]].<ref name=lex/>

Avantajele ejectoarelor sunt uzura redusă ca urmare a lipsei pieselor în mișcare și fiabilitatea lor. Dezavantajul principal este consumul mare de fluid motor datorită randamentului mic.<ref name=lex/>

== Note ==
<references />

== Bibliografie ==
* [[Bazil Popa]] (coord.), ''Manualul inginerului termotehnician'' (MIT1), vol. 1, București: [[Editura Tehnică]], 1986
{{Portal|Fizică|Inginerie mecanică}}

[[Categorie:Termodinamică]]
[[Categorie:Dinamica fluidelor]]
[[Categorie:Ajutaje]]