Современные перспективы совершенствования и использования жидкостно-кольцевых вакуум-насосов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Современные перспективы совершенствования и использования жидкостно-кольцевых вакуум-насосов

В период бурного развития промышленности существенно возрастает роль использование вакуума, поэтому в настоящее время первостепенное значение приобретает совершенствование вакуумной техники.

Жидкостно-кольцевые вакуум-насосы (ЖВН) на сегодняшний день являются наиболее доступным и удобным средством получения среднего вакуума. Простота конструкции и технологии изготовления высокая, надежность и низкий уровень шума во многом определили широкий диапазон их использования.

ЖВН эффективно используют в химической промышленности, в частности:

• вакуумирование реакторов - создание вакуума с целью удаления воздуха (влаги) из технологических емкостей перед их заполнением или проведением реакции;

• ускоренное удаление влаги или растворителя из высушиваемого объекта при разряжении (возможно при пониженной температуре или замораживании - сублимационная или лиофильная сушка), с сохранением необходимых его свойств;

• фильтрование под вакуумом процесс разделения суспензии (жидкости, содержащей твёрдые частицы во взвешенном состоянии) в результате разницы давления над фильтром и под ним;

• испарение и кристаллизация - концентрирование растворов (чаще всего твёрдых веществ в воде) частичным испарением растворителя. Вакуум позволяет снизить температуру кипения растворов и уменьшить поверхность нагрева;

• дегазация - удаление газовых компонентов перед началом или в ходе технологического процесса;

• ректификация (дистилляция) - разделение жидких смесей на фракции с использованием различий в температуре кипения компонентов смеси. Вакуум позволяет понизить температурные режимы процесса;

• молекулярная дистилляция - процесс разделения веществ в высоком вакууме, при температурах ниже их температуры кипения. Процесс проходит при незначительном расстоянии между поверхностями испарения и конденсации. В данном процессе изменение состава пара по сравнению с составом жидкости определяется различием скоростей испарения компонентов, поэтому этим способом можно разделять смеси, компоненты которых обладают одинаковым давлением паров.

Анализ тенденций развития отечественной промышленности показывает, что наиболее перспективными направлениями внедрения ЖВН являются: технологии длительного хранения плодоовощной продукции вакуумным способом и комбинированная вакуумно-импульсная сушка плодоовощной продукции.

Наиболее существенными недостатками ЖВН являются: гидравлические потери в жидкостном кольце, составляющие 30-50 % общей мощности; потери от перетечек, составляющие 10-20 % теоретической быстроты действия; потери быстроты действия от температурного напора между жидкостью и газом; низкий изотермический КПД; низкий вакуум; неоправданно большой расход дополнительно подаваемой рабочей жидкости.

С целью устранения перечисленных выше узких мест, снижающих эффективность и расширения области использования с сохранением основных достоинств ЖВН, на кафедре «Теория механизмов машин и детали машин» Тамбовского государственного технического университета разработаны конструкции:

– ЖВН, имеющий конструкцию, при которой, снижаются перетекания газовой среды из нагнетательной во всасывающую полость через зазоры по торцам рабочего колеса, достигаемые за счет дополнительной подачи рабочей жидкости через каналы лопаток в зону, находящуюся между нагнетательным и всасывающим окнами по ходу вращения рабочего колеса (рис. 1), что позволяет повысить быстроту действия, глубину вакуума и коэффициент полезного действия ЖВН [1];

Рис. 1. Одноступенчатый ЖВН: 1 - корпус; 2 - торцовые крышки; 3 - приводной вал; 4 - рабочее колесо; 5 -неподвижный вал; 6 - лопатки рабочего колеса; 7 - каналы для подачи жидкости

– ЖВН, имеющий конструкцию, при работе которой на различных режимах устанавливается определенное проходное сечение нагнетательного окна, уменьшающее сопротивление газовых потоков в начальный момент вакуумирования и поддерживающее давление нагнетания больше атмосферного до определенного конечного момента вакуумирования, регулируемого с помощью изменения положения заслонки (рис. 2), что позволяет повысить быстрота действия и коэффициент полезного действия жидкостнокольцевой машины [2];

Рис. 2. ЖВН с автоматическим регулированием нагнетательного окна: 1 - корпус; 2 - основание; 3 - диск; 4 - паз; 5 - заслонка; 6 - шток; 7 поршень; 8 - механизм регулирования; 9 - возвратная пружина; 10 - трубопровод; 11 - приводной вал

 - двухступенчатый ЖВН (рис. 3), имеющий конструкцию с одинаковыми диаметрами рабочих колес первой и второй ступени, вращающимися с оптимальными соотношением угловых скоростей, приводящим к увеличению быстроты действия и коэффициента полезного действия [3];

Рис. 3. Двухступенчатый ЖВН: 1, 2 - корпуса первой и второй ступеней соответственно; 3 - промежуточная камера; 4 - вал; 5 - полый вал; 6, 7 - рабочие колеса первой и второй ступеней соответственно; 8, 9 - торцовые крышки; 10 - редуктор; z₁, z₂, z₃, z₄ - соответственно числа зубьев шестерен и колес первой и второй ступени редуктора

- ЖВН, имеющий конструкцию (рис. 4), способную повысить коэффициент полезного действия за счет снижения трения жидкостного кольца о внутреннюю поверхность корпуса и достижение стабильности его геометрии за счет равенства окружных скоростей корпуса и рабочего колеса в зоне их максимального сближения [4].

Рис. 4. Одноступенчатый ЖВН: 1, 2 - торцевые крышки; 3 - полый вал; 4 - перегородка; 5 - входной вал; 6 - выходной патрубок; 7 - рабочее колесо: 8 - лопатки рабочего колеса; 9 - лопатки корпуса; 10 - корпус

В заключении следует отметить: дальнейшее совершенствование конструкций с целью повышения эффективности работы ЖВН расширит область их применения в промышленности и сельском хозяйстве страны.

Список литературы

жидкостный кольцевой вакуум насос

1. Пат. 2291987 Российская Федерация, МПК F04C 7/00, F04C 19/00. Жидкостно-кольцевая машина / Воробьев Ю. В., Максимов В. А., Попов В. В., Родионов Ю. В., Свиридов М. М.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО ТГТУ; заявл. 11.10.04.; опубл. 20.01.07. Бюл. № 2. - 5 с.: 2 ил.

2. Пат. 2303166 Российская Федерация, МПК F04C 15/00. Жидкостно-кольцевая машина с автоматическим регулированием проходного сечения нагнетательного окна / Волков А. В., Воробьев Ю. В., Никитин Д. В., Попов В. В., Родионов Ю. В., Свиридов М. М.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО ТГТУ; заявл. 31.05.05.; опубл. 20.07.07. Бюл. № 20. - 6 с.: 2 ил.

3. Пат. 2291320 Российская Федерация, МПК F04C 7/00, F04C 19/00. Двухступенчатая жидкостно-кольцевая машина / Воробьев Ю. В., Волков А. В., Максимов В. А., Попов В. В., Родионов Ю. В., Свиридов М. М.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО ТГТУ; заявл. 11.10.04.; опубл. 10.01.07., Бюл. № 1. - 5 с.: 1 ил.

4. Пат. 2294456 Российская Федерация, МПК F04C 7/00, F04C 19/00. Жидкостно-кольцевая машина / Воробьев Ю. В., Попов В. В., Родионов Ю. В., Свиридов М. М.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО ТГТУ; заявл. 09.06.05.; опубл. 27.02.07., Бюл. №6. - 7 с.: 2 ил.

Размещено на Allbest.ru