Ejektori nalaze široku primenu u procesima mešanja tečnosti i gasova, u oblasti hemijiskih tehnologija i mnogim drugim granama tehnike.

Sva ejektorska mešanja gasova i tečnosti mogu da se podele u dve grupe.

U prvu grupu: spadaju ejektori od kojih se zahteva usisavanje što veće količine gasa po jedinici protoka tečnosti, pri čemu je rastvaranje gasa u tečnosti nebitno.

Ovakvi procesi se upotrebljavaju u ozonatorskim, hloratorskim i drugim uređajima, zatim za kompresiju gasova pomoću tečnosti i u ventilaciji.

U drugu grupu: spadaju ejektori od kojih se zahteva rastvaranje gasova i potpuno zasićenje rastvora. Ovakvi procesi se zahtevaju u flotaciji, aeraciji, zatim pri čišćenju tečnosti od naftinih proizvoda i drugim procesima.

Rastvorljivost gasova u tečnostima određuje se zakonom Henrija koji glasi

m = k·p·Q.

gde su:

• m – masa rastvorenog gasa,
• k – konstanta rastvorljivosti, koja zavisi od vrste gasa i od temperature i vrste tečnosti,
• p – pritisak,
• Q – zapremina tečnosti.

Iz formule se vidi da količina gasa koja se može rastvoriti u tečnost je u linearnoj zavisnosti od koeficijenta k, pritiska p i količine tečnosti Q, što znači da u određenoj zapremini tečnosti količina rastvorenog gasa može da se poveća, snižavanjem temperature ili povećanjem pritiska tečnosti i obratno.

Brzina rastvaranja (prenosa mase) zavisi od mehanizma prenosa materije između tečnosti i gasova. U nepokretnoj sredini mehanizam prenosa mase je spor i obavlja se molekularnom difuzijom. U pokretnoj sredini u strujnom protoku prenos mase se intevizira, a u turbulentnoj struji zbog uticaj pulzacije nastaje turbulentna difuzija. Uslovi rada u kojima se postiže burno turbulentno strujanje ostvaruju se u ejektorima, pa iz tih razloga ejektori predstavljaju najpovoljnije uređaje za rastvaranje gasova u tečnostima.

Rastvorljivost vazduha u vodi obično ne prelazi nekoliko zapreminskih procenata. Pa se zapreminski koeficijent usisavanja kreće u granicama

q =Q₂/Q₁ = 0,1 – 0,15

gde su:

• Q₂ – zapreminski protok usisavanog gasa,
• Q₁ – zapreminski protok pogonske tečnosti.

Princip rada ejektorskog uređaja:

Tečnost pod pritiskom p, prolaskom kroz mlaznicu ejektora, vrši transformaciju pritisne energije u kinetičku (brzinsku) energiju. Tečnost, koja sa velikom brzinom ulazi u komoru ejektora, hvata i povlači sa sobom, u komori prisutan gas, formirajući pri tome potpuno finu homogenu mešavinu. Usled različitih brzina strujanja, između tečnosti i usisanog gasa, dolazi do razbijanja oba fluida u najsitnije čestice. Ovako razbijeni i usitnjeni fluidi imaju veliku aktivnu površinu dodira, koja im omogućuje, vrlo brzu međusobnu izmenu energija (mehaničke, hemijske i toplotne i vrlo brzu apsorciju usisanih gasova).

Na putu strujnog toka kroz ejektor, u burnoj turbulentnoj struji dolazi do relativno brzog rastvaranja gasova i zasićenja rastvora. Mešavina fluida (tečnost sa rastvorenim gasom i nerastvoren gas) odolazi u rezervor u kojem se vrši izdvajanje nerastvorenog gasa.

Najjednostavniji uređaj za rastvaranje gasova prikazan je na Sl.12.1. Rastvaranje gasa u tečnostima vrši se u jednom prolazu.

Na.Sl.12.2 i Sl.2.3 prikazani su uređaji sa zatvorenom kružnom cirkulacijom u kojima se, sa istom pumpom, postižu viši pritisci p3 pri kojima se vrši rastvaranje gasova (vidi dijagram 12.1 i 12.2).

Na Sl.12.2 rastvaranje gasa obavlja se pod pritiskim p₃, koji je viši od pritiska p₃ na Sl.11.1, jer pogonska tečnost ulazi u ejektor sa pritiskom p₃ + p_p, pa je i pritisak na izlazu iz ejektora p₃, za iste uslove rada viši (vidi dijagram 12.1 i 12.2). Rastvorljivost gasa može se povećati hlađenjem mešavine gas-tečnost, po izlasku iz ejektora.

Na Sl.12.3 prikazan je uređaj u kojem se gas rastvara u potisnom cevovodu ejektora i rezervoaru 1 pod pritiskom p3, a potom nakon prolaska kroz pumpu rastvaranje se obavlja u potisnom cevovodu pumpe i u rezervoaru 2 pod pritiskom p₃ + p_p.

Kako je količina gasa, koji se ejektorom usisava i rastvara (q₀ = Q₂/Q₁ = 0,1–0,15) mala, može se u prvom približavanju smatrati da u cirkulaciji struji samo jednofazn fluid tj. tečnost.

Uređaji izvedeni prema Sl.12.2 i Sl.13.3 omogćuju bitno poboljšanje stepena iskorišćenja u odnosu na pumpe i ejektore sa jednokratnim prolazom (Sl.12.1) Povećanje stepena iskorišćenja proporcionalno povećava količinu rastvorenog gasa. Količina rastvorenog gasa prema Sl.12.2 i Sl.12.3 može biti više puta veća od količine rastvorenog gasa prema Sl.12.1. Proces može da se obavlja šaržno i kontinuirano. U kontinuiranom procesu tečnost i gas uvode istovremeno kako je to na Sl.12.2 i Sl.12.3 prikazano.

Na dijagramima 12.1 data je zavisnost odnosa pritisaka p₃/p_p od odnosa zapreminskih protoka usisanog vazduha i protoka pumpe Q₂/Q_p. Dijagrami važe za usisavanje vazduha iz atmosfere, a pritisci p₃ i p_p dati su u bar.

Na dijagramu 12.2 data je orjentaciona kriva zavisnosti odnosa pritisaka od odnosa protoka. Obzirom da je usisana količina vazduha mala zanemarena je, pa Q₂ predstavlja samo protok tečnosti.

Maksimalni odnos manometarskih pritisaka p₃/p_p (bar/bar) koji se može postići pri protoku Q₂ = 0 iznosi:

• za povezivanje prema šemi Sl.12.1 p₃/p_p = 0,7
• za povezivanje prema šemi Sl.12.2 p₃/p_p = 2,5
• za povezivanje prema šemi Sl.12.3 p₃/p_p = 3,5

U praktično interesantnom i najčešćem dijapazonu primene koeficijent usisavanja q = 0,1– 0,15 dovoljan je za obezbeđenje vaduha (gasa) za potpuno zasićenje tečnosti.

Primer 12.1

Koliko se, prema šemi na Sl.12.1 i Sl.12.2 može usisati atmosferskog vazduha (p_vaz = 1 bar_aps) sa pumpom p_p = 5 bar i protoka Q_p = 10 m³/h i ubaciti u rezervoar u kojem vlada pritisak p₃ = 2 bar?

Rešenje: Za odnos pritisaka p₃/p_p= 2/5 = 0,4 iz dijagrama 12.1 očitava se:

• za instalaciju prema Sl.12.1 Q₂/Q_p = 0,3, i
  Q₂ = 0,3·Q_p = 0,3·10 = 3 m³_vazduha / m³_vode,
• za instalaciju prema Sl.12.2 Q₂/Q_p = 0,6 i
  Q₂ = 0,6·Q_p = 0,6·10 = 6 m³_vazduha / m³_vode.

Sl.12.3 Zatvorena kružna cirkulacija sa mogućnošću hlađenja