Изучение устройства и работы жидкостно-кольцевых (водокольцевых), пластинчатых насосов;

2. Практическая работа по набору вакуума в системе установки «Тарельчатые ректификационные колонны».

Отличительной особенностью жидкостно-кольцевых вакуумных насосов является то, что сжатие газа в них осуществляется жидкостным кольцом, которое приводится в действие лопаточным рабочим колесом, эксцентрично расположенным в корпусе.

Водокольцевые вакуумные насосы предназначены для создания вакуума. Они также могут быть использованы как воздуходувки для создания невысокого напора (3-22м) при использовании сжатого воздуха в технологических процессах.

Спроектированы водокольцевые насосы по очень простой схеме (см рис.1)

Рис.1

Вал рабочего колеса установлен эксцентрично в цилиндрическом корпусе насоса. Перед пуском корпус насоса заполняется жидкостью примерно до оси вала. При вращении лопасти рабочего колеса захватывают жидкость, и под действием центробежных сил она отбрасывается к стенкам корпуса насоса, образуя концентрическое жидкостное кольцо. В месте, где рабочее колесо ближе всего к стенке корпуса, жидкостное кольцо соприкасается с втулкой рабочего колеса, а в диаметрально противоположной точке жидкостное кольцо максимально удалено от ступицы колеса, и погруженными в жидкость остаются лишь концы лопаток. Образовавшееся серповидное пространство между втулкой рабочего колеса и жидкостным кольцом и является рабочей полостью. Эта полость разделена лопаткам рабочего колеса на отдельные ячейки (а,б,в,г)

При вращении рабочего колеса (по ходу часовой стрелки) объемы ячеек на участке

а-б увеличиваются и создается вакуум. Под действием вакуума воздух по патрубку 7 через окно 8 всасывается в рабочую полость. При дальнейшем вращении рабочего колеса объемы ячеек на участке в-г уменьшаются, воздух в них сжимается и через окно 2 по патрубку 3 нагнетается в воздухосборник.

Рис.7.3 - схема, показывающая работу водокольцевого вакуум – насоса.

Привод жидкостно- кольцевого насоса осуществляется непосредственно от электродвигателя. Так как газ сжимается жидкостью, в насосе осуществляется хороший теплообмен между сжимаемым газом и жидкостью, и большая часть тепла сжатия отводится от газа.

Протекание процесса сжатия с интенсивным теплообменом дает возможность откачивать легко разлагающиеся, полимеризующиеся, воспламеняющиеся и взрывоопасные газы и смеси. Наличие жидкостного кольца и отсутствие органов газораспределения позволяет насосам откачивать газы, содержащие пары, капельную жидкость, твердые инородные включения типа пыли и даже абразивные частицы. Соответствующий подбор жидкости позволяет откачивать с помощью жидкостно-кольцевых вакуумных насосов агрессивные газы. Например, для перекачки хлора используется концентрированная серная кислота (концентрация -97-98%)

При использовании вязких жидкостей (масло), значительная доля потребляемой насосом энергии расходуется на постоянное перемещение масляных пленок. Во время пуска насоса при комнатной температуре вязкость масла и соответственно нагрузка на двигатель максимальны. Поэтому в первый момент не следует нагружать насос большим газовым потоком. Чтобы избежать чрезмерного выброса масла из выхлопного патрубка насоса, клапан (вентиль), соединяющий насос с «откачиваеым» сосудом, открывают постепенно. Малая пропускная способность слегка приоткрытого клапана ограничивает поток газа на входе в насос и этим предотвращает выброс масла.

Эффективным способом предотвращения конденсации паров в насосе является напуск так называемого балластного газа в полость сжатия рабочей камеры насоса. Устройство, служащее для напуска балластного газа в насос, например: атмосферного воздуха, называют газобалластным устройством.

Крыльчатки водокольцевых насосов не могут быть посажены в корпус абсолютно плотно. Практически между торцевыми поверхностями корпуса и крыльчатки имеется зазор(до 0,05-1.1мм). Поэтому имеет место перетекания жидкости и газа со стороны подачи на сторону всасывания, ухудшающие работу насоса.

При абсолютно плотной посадке крыльчатки в корпус водокольцевой насос может создать в полости всасывания давление, равное давлению насыщенного пара при температуре воды, находящейся в корпусе насоса. Так при Т=293 К давление всасывания при указанных условиях будет равно 2,38кПа, т.е. при барометрической высоте 760мм рт.ст. будет развивать вакуум, приблизительно равный (103,3-2,38):103,3=98%.

Практически вакуум, развиваемый водокольцевым насосом при полном закрытии всасывающей трубы, не превышает 92%.

Подача, м /с, водокольцевого насоса при условиях всасывания на основании элементарных геометрических соображений определяется формулой

Q=

где и - внешний и внутренний диаметры крыльчатки; a – минимальное погружение лопасти в водяное кольцо; z – количество лопастей; - радиальная длина лопасти, равная ()/2; s – толщина лопасти; b – ширина лопасти (внутренняя ширина корпуса); n – частота вращения; - объемный КПД, примерно равный 0,96.

Расчет мощности водокольцевого насоса производится по формуле

N =

Коэффициент полезного действия водокольцевых насосов обычных конструкций не превышает 0,50.

Дата добавления: 2015-07-20