سیال محرک اجکتور که می ­تواند آب، بخار و یا هوا باشد، وارد نازل اجکتور می­ شود. در بخش همگرای نازل، با کاهش سطح مقطع، سرعت سیال افزایش می­یابد. نازل می ­تواند از نوع همگرا یا همگرا-واگرا باشد. قطر قسمت انتهایی نازل همگرا بگونه­ای طراحی می­ شود که با توجه به میزان فشار ورودی سیال و فشار پایین دست آن، سرعت خروجی سیال به بیشترین مقدار ممکن برسد. چنانچه نازل از نوع همگرا-واگرا باشد، سیال پس از گلوگاه وارد قسمت واگرای نازل می­ شود و چنانچه قبلاً گفته شد، اگر سرعت سیال به سرعت صوت برسد، با افزایش سطح مقطع، سرعت سیال افزایش می­یابد. این امر باعث می­ شود فشار در بخش خروجی نازل به حداقل خود رسیده و ایجاد خلأ نسبی و در نتیجه ایجاد مکش کند.
در بخش محفظه اجکتور، بلافاصله پس از نازل، بخش مکش قرار دارد. سیالی که مورد مکش قرار می­گیرد از بخش مکش به سمت اجکتور کشیده شده و با سیال محرک پر سرعت مخلوط می­ شود. پس از اختلاط سیال محرک با سیال مکش، سرعت سیال مخلوط همچنان بالا می­باشد و اگر سیال با همین سرعت بالا از اجکتور خارج گردد، موجب صدمه و آسیب به تجهیزی که بعد از اجکتور قرار گرفته است، می­ شود. بنابراین به نوعی باید این انرژی سرعتی بالا را به انرژی فشاری تبدیل نمود. این عمل در بخش دیفیوزر اجکتورها انجام می­ شود.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

دیفیوزر اجکتورها به دو صورت طراحی می­شوند :
در نوع اول، دیفیوزر تنها دارای یک بخش واگرا می­باشد. این نوع دیفیوزرها هنگامی بکار می­روند که سرعت سیال اختلاط مادون صوت باشد. بدین ترتیب، سرعت سیال اختلاط هنگام عبور از بخش واگرای دیفیوزر، با افزایش سطح مقطع، کاهش یافته و فشار افزایش می­یابد. در خروجی دیفیوزر بیشتر انرژی مخلوط سیال محرک و مکش یافته، بصورت انرژی فشاری می­باشد.
در نوع دوم، دیفیوزر دارای سه بخش همگرا، گلوگاه یا بخش سطح مقطع ثابت و واگرا می­باشد. این نوع دیفیوزرها هنگامی بکار می­روند که سرعت سیال اختلاط (سیال مکش و سیال محرک) ماورای صوت باشد. بدین ترتیب، بدلیل خاصیت سیال ماورای صوت، سرعت سیال اختلاط، هنگام عبور از بخش همگرای دیفیوزر، با کاهش سطح مقطع، کاهش می­یابد و انرژی سرعت آن به انرژی فشار تبدیل می­گردد. بخش سطح مقطع ثابت دیفیوزر همواره به گونه ­ای طراحی می­ شود تا با ایجاد امواج شوک سرعت سیال را کاهش داده و فشار آن بطور ناگهانی افزایش یابد. در نتیجه سیال از حالت ماورای صوت، به مادون صوت می­رسد. بدین ترتیب در قسمت واگرای دیفیوزر، با افزایش سطح مقطع، سرعت سیال کاهش یافته و فشار افزایش می­یابد. در خروجی دیفیوزر بیشتر انرژی مخلوط سیال محرک و مکش یافته، بصورت انرژی فشاری بوده و در نتیجه از اجکتور خارج و وارد تجهیز بعدی می­شوند. مقدار فشار سیال خروجی­­، بین فشار سیال محرک و فشار سیال مکش یافته می­باشد.
شکل ۲-۲ تغییرات سرعت و فشار استاتیک را در طول اجکتور نشان می دهد. سیال اولیه با فشار زیاد (P_p) وارد نازل اولیه که یک نازل همگرا واگرا است می شود، و سپس در این نازل شتاب می گیرد تا در خروجی نازل، جریان به سرعت ما فوق صوت برسد. سیال اولیه در نازل اجکتور، تا فشار (P₂)به صورت ایزنتروپیک منبسط می شود و با سیال ثانویه در فشار ثابت و در محفظه اختلاط، مخلوط می گردد. اختلاط تا قبل از ورود به ناحیه قطر ثابت کامل می شود و سیال مخلوط شده با همان فشار (P₃ = P₂) با سرعت مافوق صوت به ناحیه قطر ثابت وارد می گردد. در این ناحیه بواسطه حضور یک شوک قائم، که اثر تراکمی قوی بر سیال دارد، فشار تا (P₅) افزایش می یابد و سیال با سرعت مادون صوت به دیفیوزر وارد شده، تا (P_c) متراکم می گردد.

شکل ۲-۲ نمودار تغییرات سرعت و فشار در طول اجکتور [۲]
۲-۳ ساختار اجکتور
چنا­نچه قبلاً ذکر شده، اجکتور­ها بخش متحرکی نداشته و شامل دو قسمت مهم نازل و دیفیوزر می­باشند. جهت طراحی اجکتور می­بایست سایز نازل سیال محرک، طول دیفیوزر و قطر گلوگاه آن محاسبه گردد. تعیین دقیق این پارامترها با توجه به فشارهای ورودی سیال محرک و سیال مکش یافته، فشار خروجی سیال مخلوط و دبی جرمی سیال­ها انجام می­پذیرد. بطور مثال چنانچه طول دیفیوزر کمتر از مقدار صحیح آن محاسبه شود، در قسمت واگرای دیفیوزر و در نزدیک دیواره، پدیده جدایش ایجاد می­ شود. وجود پدیده جدایش که جدا شدن سیال از بدنه اجکتور می­باشد، سبب می­ شود، مقدار کمتری از سیال مکش یافته، مکش شود و در نتیجه اجکتور، ظرفیتی کمتر از حالت عادی خود خواهد داشت.
از آنجا که عملکرد یک اجکتور به فاکتور­هایی چون سطح مقطع نازل سیال محرک و گلوگاه ونتوری، فشار سیال محرک، فشار مکش، فشار خروجی، نسبت گرماهای ویژه، وزن­های مولکولی و دمای سیال مکش یافته و سیال محرک بستگی دارد، لذا برای تعیین سایز اجکتور از نمودار­ها و شکل­هایی استفاده می­ شود که با توجه به فشار مکش یا در واقع خلأ مورد­ نیاز، فشار خروجی و فشار سیال محرک، مقدار بهینه نسبت سطح مقطع دیفیوزر و نازل را جهت طراحی اولیه می­دهد. یک نمونه از این نمودار­ها در شکل ۲-۳ مشاهده می­ شود.

شکل ۲-۳ منحنی­های طراحی برای اجکتورهای تک­مرحله­ ای [۳]
۲-۳-۱ تعیین نسبت سطح مقطع گلوگاه دیفیوزر به گلوگاه نازل
شکل ۲-۳، برای تعیین نسبت سطح مقطع دیفیوزر و نازل اجکتور، تا نسبت­های تراکم ۱۰ و تا نسبت سطوح ۱۰۰ بکار می­رود. برای مثال فرض می­کنیم می­خواهیم هوایی با فشار ۹۴/۲ را با بخاری که دارای فشار ۱۰۰ است، بوسیله یک اجکتور تخلیه کنیم طوریکه در نهایت فشار خروجی به ۷/۱۴ برسد. بدین ترتیب۵/۰P_o3/P_ob= (نسبت فشار سیال خروجی به فشار مکش یا همان نسبت تراکم) و۰۲۹۴/۰P_ob/P_oz= (نسبت فشار سیال مکش یافته به فشار سیال محرک) می­باشد. از تقاطع این دو نقطه بر روی نمودار، مقدار بهینه نسبت سطح­ها، بین منحنی­های ۱۰ و ۱۵ بدست می ­آید که می­توان مقدار تقریبی ۱۲ را برای آن ذکر کرد. بصورت افقی حرکت کرده تا به منحنی ۱۲ در سمت چپ شکل برسیم. با تقاطع این نقطه و محور افقی، مقدار بصورت تقریبی ۱۵/۰ بدست می ­آید. بدین معنا که هر بخار قادر است ، ۱۵/۰ هوای مکش یافته را مکش نماید.
(Entrainment Ratio) یکی از پارامتر­های مهم اجکتور بوده و بصورت نسبت دبی سیال مکش شده به دبی سیال محرک تعریف می­ شود. در واقع بهترین اجکتور، اجکتوریست که با توجه به نوع سیال­های مورد استفاده و شرایط ترمو­دینامیکی آنها ، بیشترین مقدار ر ایجاد کند و هدف اصلی در طراحی بهینه اجکتور، ماکزیمم کردن این مقدار به ازای ثابت ماندن سایر شرایط است.
البته عدد حاصل با فرض اینکه نسبت وزن مولکولی سیال محرک و مکش یافته برابر یک بوده و دمای این دو سیال نیز برابر باشد، بدست آمده است. لذا با بهره گرفتن از فرمول زیر، عدد بدست آمده را می­بایست تصحیح نمود.

که در اینجا:
: وزن مولکولی سیال مکش یافته
: وزن مولکولی سیال محرک
: دمای سیال مکش یافته
: دمای سیال محرک
: دبی جرمی سیال مکش یافته
: دبی جرمی سیال محرک
۲-۴ انواع اجکتور­ها
۲-۴-۱ انواع اجکتور­ها از نظر سیال محرک
اجکتور­ها بر اساس اینکه در آنها از چه سیالی بعنوان سیال محرک، استفاده می­ شود، به سه دسته تقسیم می­شوند:
۱- اجکتور­های بخار ۲- اجکتور­های آب یا سایر مایعات فرایندی ۳- اجکتور­های هوا
عموماً برای کاربرد­هایی که نیاز به خلأهای بالا می­باشد و یا میزان بار ورودی به اجکتور زیاد است، از اجکتور­های بخار استفاده می­ شود. ترموکمپرسور، هیتر، دی سوپر­هیتر و سیفونها از جمله اجکتور­های بخار می­باشند. در کاربرد­هایی که مواد خورنده وجود ندارند جنس این اجکتور­ها از فولاد ضد زنگ، فولاد ­کربن و یا چدن است. اما در مواردی که نیاز است اجکتور در مقابل مواد خورنده مقاوم باشد، از آلیاژهای مونل، هسنلوی،PVDF ،PTFE ، گرافیت و غیره در ساختار اجکتور استفاده می­ شود.
اجکتور­های هوا برای ایجاد خلأهای پایین مورد استفاده قرار می­گیرند و از آنجا که سیال محرک مورد استفاده در آنها هوا می­باشد، لذا بیشتر در مواردی کاربرد دارند که نیاز به تهویه و یا تزریق هوا یا اکسیژن به یک محیط بسته مورد­نظر است.
برای ایجاد خلأهای پایین و در کاربرد­هایی که نیاز است، ذرات آلودگی موجود در بخارات و یا گاز­ها قبل از ورود به اتمسفر، حذف شوند، از اجکتور­های آب و مایعات فرایندی استفاده می­ شود. اجکتور کندانسور، گاس اسکرابر و ادکتور از جمله این نوع اجکتور­ها می­باشند. این نوع اجکتور­ها معمولاً در ترکیب با یک پمپ جهت سیرکولاسیون آب با یا مایع فرایندی اجکتور به کار می­روند.
۲-۴-۲ انواع اجکتور از نظر کاربرد
۲-۴-۲-۱ ایجاد خلأ
فرایند­هایی چون تقطیر و تبخیر که می­توانند تحت خلأ انجام شوند دارای کاربرد­های زیادی در صنعت می­باشند. زمانیکه سیال فرایندی حاوی هیدرکربن­های سنگین باشد، نقطه جوش ترکیب نسبتاً بالا می­رود و لذا انرژی بیشتری برای تقطیر آن مورد نیاز می­ شود. از طرف دیگر، مقاومت مواد هیدروکربنی در مقابل حرارت­های زیاد، کم بوده و مورد تجزیه شدن قرار می­گیرند. برای رفع این مشکل فرایند تقطیر، در فشار خلأ نسبی انجام می­ شود. در این صورت مواد در دمایی پایین­تر از نقطه جوش معمولی خود به جوش آمده و علاوه بر اینکه به انرژی و دمای کمتر نیاز است، مولکولها نیز تجزیه نمی­شوند. تبخیر تحت خلأ نیز دقیقاً مزایای تقطیر خلأ را دارد. بدین ترتیب که برای تغلیظ خوراکهایی که مواد موجود در آنها نسبت به دمای بالا حساس هستند، عمل تبخیر در خلأ انجام می­گیرد، تا مواد در دمایی پایین­تر از نقطه جوش معمولی، به جوش آیند.
از جمله مهمترین کاربرد­های اجکتور برای ایجاد خلأ می­توان به ایجاد خلأ در برج خلأ واحد تقطیر پالایشگاه نفت اشاره نمود.