Удельная работа и мощность газоперекачивающих механических вакуум-насосов объемного действия

Газоперекачивающими механическими вакуумными насосами называются такие ВН, в которых перемещение газа от входа к выходу осуществляется вследствие механического движения рабочих частей насоса.

В механических ВН объемного действия объем, заполненный газами, периодически отсекается от входа и перемещается к выходу. Объемные механические ВН по принципу действия аналогичны соответствующим конструкциям компрессоров: поршневых, плунжерных, пластинчатых, двухроторных, водокольцевых. В них также происходит сжатие газа, но при давлениях меньше атмосферного. Это следует учитывать при расчете потребляемой ими мощности.

В ВН, в отличие от компрессора, необходима высокая степень сжатия газа b = p _вых/ p _вх ³ 20. При этом низок коэффициент объемного заполнения g_нап = V _вс/ V _пол. Чтобы его повысить, в ВН делают перепускные устройства (каналы) с целью выравнивания давления по обе стороны поршня в конце его хода. Без перепускных каналов газ из мертвого пространства расширяется от p _вып по линии DA до p _ВН. При наличии каналов за счет протекания газа его давление в мертвом пространстве падает до определенного значения p (p _ВН < p < p _вып) по линии DD ₁, поскольку с другой стороны поршня p = p _ВН. Далее давление в мертвом пространстве падает до p _ВН по линии D ₁ A ₁. Это приводит к увеличению объема всасывания V _вс1 > V _вс и росту g_нап до (0.8 ¸ 0.9).

Рис. 1. ХЗ

Для конкретного непрерывно организованного процесса поток (натекание) и мощность на валу ВН постоянны и определяются по ранее выписанным формулам для компрессоров. Обычно h_мех Î (0.85 ¸ 0.95). В период выхода на режим степень сжатия увеличивается, мощность также меняется.

Для организации процесса вакуумирования важно оценить необходимую максимальную мощность, развиваемую ВН, а также затрачиваемую работу.

Работа ВН на единицу объема газа для сухих ВН адиабатная, т. к. теплопроводность разреженного газа очень мала, т. е. теплообменом можно пренебречь. Располагаемая удельная работа

может служить ориентиром при выборе мощности двигателя для ВН. При p _ВН ® 0 и p _ВН = p _вып она отсутствует: l _ад = 0. Функция l _ад(p _ВН) имеет максимум при

легко определяемый методами дифференциального исчисления. Для воздуха k = 1.4 Þ p _вып/ p _вн = 3.3 Þ при p _вып = p _атм = 100 кПа, p _вн = 30.3 кПа.

«Мокрые» ВН осуществляют откачивание газов вместе с конденсатом паров. Работа «мокрого» ВН – изотермическая, из-за резкой разницы теплоемкостей жидкости и разреженного газа, что позволяет отводить тепло сжатия. При этом на единицу объема газа имеем {k → 1 в предыдущей формуле с поправкой на p_S }

где p_S – парциальное давление пара откачиваемой жидкости, p _вн – парциальное давление откачиваемого газа, p _вып – давление выпуска. Вычислив производную l_T по p _вн и приравняв ее нулю, получим соотношение в точке максимума работы

(p _вып – p_S)/ p _вн = e = 2.71828.

Мощность на валу мокрых ВН складывается из затрат мощности на откачивание жидкости и мощности на изотермное сжатие газа.

где W – расход откачиваемой жидкости, V _вн – расход откачиваемого газа при условиях всасывания в ВН; h _Т и h _Мех изотермный и механический КПД ВН. Подчеркнем еще раз, что в механических ВН более высокая степень сжатия газа чем в компрессорах.

Date: 2015-05-09; view: 870; Нарушение авторских прав