單級水環(huán)真空泵帶大氣噴射器設(shè)計計算

1、單級水環(huán)真空泵帶大氣噴射器設(shè)計計算來源：真空技術(shù)網(wǎng)()淄博真空設(shè)備廠有限公司作者:燕文奇目前我國水環(huán)真空泵的生產(chǎn)主要以極限壓力為 33hPa 的單級泵為主，該類真空泵使用的最低吸入壓力一般為 80hPa 左右。因為受水的飽和蒸氣壓的影響，當入口壓力低于 80hPa 時泵的抽氣能力與常用的吸入壓力 400hPa 左右相比大大降低。因此在真空系統(tǒng)要求入口壓力 80hPa 以下時,可采取配大氣噴射器的方法。對于極限壓力為 33hPa(有的單級水環(huán)真空泵極限壓力為 160hPa)的單級水環(huán)真空泵配一級大氣噴射器時極限壓力可達 15hPa 以下，而在入口壓力為 50hPa 時有較大的吸氣量。由于文獻1已

2、對極限壓力為 160hPa 的單級水環(huán)真空泵帶大氣噴射器的設(shè)計進行了詳細的論述，因此本文僅對極限壓力為 33hPa 的單級水環(huán)真空泵配一級大氣噴射器的設(shè)計和使用作簡要的介紹，供參考。1、設(shè)計點即大氣噴射器入口壓力 ps 的選擇眾所周知，國內(nèi)外水環(huán)真空泵的標準及生產(chǎn)商的技術(shù)資料土規(guī)定泵的各項技術(shù)性能指標是以進水溫度為 15c 為依據(jù)而得出的，樣本上的極限壓力33hPa 也是在該水溫下試驗得出的。而在實際使用中一般溫度在 20c30C 之間，有時達 35C。當進水溫度接近 30c 時，單級水環(huán)真空泵的極限壓力僅達到 5060hPa。而許多真空系統(tǒng)如發(fā)電廠抽氣系統(tǒng)，精細化工及制藥行業(yè)的一些真空系統(tǒng)均

3、要求在 4060hPa 時能有一定的抽氣能力。因此設(shè)計工況點可確定為入口壓力為 50hPa 點。9、結(jié)束語極限壓力為 33hPa 的單級水環(huán)真空泵帶一級大氣噴射器可在入口壓力 4070hPa 之間得到較大的抽氣量，但如何獲得最佳的效果，需要經(jīng)過試驗驗證，特別是關(guān)鍵幾何尺寸噴咀喉徑、擴壓器喉徑及其組合最為關(guān)鍵，即最優(yōu)的噴咀喉徑、擴壓器喉徑及其面積比可使工況點得到理想的氣量，當然前提是水環(huán)真空泵在工況點的氣量要達到設(shè)計要求。參考文獻大氣噴射真空泵研究試驗報告J.真空，1971,(2)(3)2燕洪順.兩級水環(huán)真空泵一級大氣噴射泵空氣流動理論分析與設(shè)計計算J.真空，1988,(2).【作者】燕文奇；胡

4、玉玲；孫猛；徐法儉；AuthorYANWen-qi,HUYu-ling,SUNMeng,XUFa-jian(ZiboVacuumEquipmentPlantCO.,LTD,Zibo255200,China)【機構(gòu)】淄博真空設(shè)備廠有限公司；【摘要】本文介紹了極限壓力為 33hPa 的單級水環(huán)真空泵帶一級大氣噴射器的設(shè)計工況點及壓縮比的選取，引射系數(shù)的確定及作為主要幾何參數(shù)的噴咀和擴壓器的喉徑的計算，并對水溫的影響及旁道管路進行了介紹。影響水環(huán)真空泵效率的諸多因素分析水環(huán)真空泵，影響本帖最后由 j2525223 于 2013-5-1615:18 編輯1佛山水泵廠等.水環(huán)以下是我寫的關(guān)于水環(huán)泵效率的

5、一篇文章，大家看看給提點意見??！可不許轉(zhuǎn)載啊，轉(zhuǎn)載請與我聯(lián)系!摘要水環(huán)真空泵正向大型化、成套性、在較高真空下有較大抽氣量的方向發(fā)展。水環(huán)真空泵性能的一個重要指標就是水環(huán)真空泵的效率。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計和運行工況兩方面分析影響水環(huán)真空泵的效率的因素和原因，并探討提高水環(huán)真空泵效率的方法。關(guān)鍵詞水環(huán)真空泵效率結(jié)構(gòu)設(shè)計運行工況水環(huán)真空泵以其具有結(jié)構(gòu)簡單、使用維修方便、泵腔無金屬摩擦、工作平穩(wěn)等特點，在各行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。特別是其能夠抽吸大量水蒸氣和易燃易爆氣體，適應(yīng)性強更加擴展了其應(yīng)用范圍。隨著各行業(yè)技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模擴大，水環(huán)真空泵正向大型化、成套性、在較高真空下有較大抽氣量的方向發(fā)展1。水環(huán)真空泵

6、性能的一個重要指標就是水環(huán)真空泵的效率，即水環(huán)真空泵的有效功率與軸功率之比。目前水環(huán)真空泵的效率低，一般在 30350 流右,最好的只有 55 溢右。這嚴重制約了生產(chǎn)發(fā)展的要求。分析表明提高水環(huán)真空泵工作效率的途徑是改善其水力設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化運行工況。針對此情況本文試圖以結(jié)構(gòu)設(shè)計和運行工況兩方面分析影響水環(huán)真空泵效率的因素和原因，探討提高水環(huán)真空泵效率的方法。1 結(jié)構(gòu)設(shè)計一 1.1 平面式和錐體式目前水環(huán)真空泵有兩種結(jié)構(gòu)：平面式和錐體式。平面式：進氣口和排氣口設(shè)計在平面端上；錐體式：進氣口和排氣口設(shè)計在錐體柱面上。錐體式水環(huán)真空泵進排氣口截面積遠比平面泵大，因而流道阻力小，單臺泵的處理能力

7、要比同類規(guī)格的平面泵大，功率消耗更低；錐體式水環(huán)真空泵進氣截面積大，因而允許進口氣中夾帶更多的液體，對生產(chǎn)的適應(yīng)性更強。并可以在水環(huán)真空泵進口處安裝噴嘴，使進氣口中可凝氣體預(yù)先冷凝下來，減少了進入水環(huán)真空泵的氣體體積流量，因而可選用較小的泵降低投資，或者降低泵的轉(zhuǎn)速以節(jié)省能耗。據(jù)認證，錐體式水環(huán)真空泵比同型平面式水環(huán)真空泵節(jié)能 18%Z 上，從而提高了效率；水環(huán)真空泵在運行中都會發(fā)生磨損從而導(dǎo)致抽氣量的下降。實踐證明，平面泵抽氣量年降低率在 2.5%左右；錐體式水環(huán)真空泵由于其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，抽氣量年降低率在 1%左右2。因此錐體式水（液）環(huán)真空泵具有更高的工作效率。1.2 作用方式一水環(huán)真空泵作用

8、方式上可分為單作用和雙作用，單作用泵體結(jié)構(gòu)大多為圓型而雙作用泵體結(jié)構(gòu)為橢圓型，平面型泵的主要缺點是效率很低，一般在 25330%左右，故耗電量大，2BE1 系列水環(huán)真空泵采用橢圓型泵體，泵的性能顯著提高，效率可達 37345%3。新型的雙吸水環(huán)真空泵效率成倍提高，當在功率僅僅增大 15%-25 附，效率就能達到 60 犯上。其中比功率達到 80kw/m3 的先進水平，成為高效率的節(jié)能產(chǎn)品。同時雙作用比單作用具有抽氣量大，徑向力自動平衡等優(yōu)點也能更適應(yīng)節(jié)能的要求。橢圓形與平面型相比，可明顯減少水力損失4o1.3 葉輪結(jié)構(gòu)水環(huán)真空泵在運行過程中，葉輪起著至關(guān)重要的作用。電機將能量傳給葉輪，而葉輪把

9、能傳給介質(zhì)，以使在運轉(zhuǎn)過程中形成水環(huán)。葉輪的結(jié)構(gòu)形式是由水力設(shè)計確定的。葉輪如果設(shè)計不好，則將嚴重影響泵的工作效率和使用壽命，從而造成資源浪費。因此可以從以下幾個方面考慮一葉片的彎曲方式。圖 1:不同的 02 對應(yīng)有不同的 c2 值Fig1.Differentvalueofcorrespondingtodifferentvalueof根據(jù)流體力學分析可知：當葉片向后彎曲時（），向后彎曲葉片使液體增加靜壓頭，使它能克服高壓而流入需用的地方或者升高到某一高度，而圓周速c2度不是很大。因此對于水環(huán)真空泵而言水環(huán)就不能獲得足夠的能量用來壓縮氣體。如果采用徑向直葉片（），水環(huán)真空泵工作便得以改善；但仍不

10、如向前彎曲（）的葉片，而帶有前傾角的直葉片工作也不理想。因為從這個角度上選擇向前彎曲（）的葉片最好，增加了葉片出口處液體速度減小了靜壓頭,提高了真空度，在相同的尺寸下有較大的抽速和較高的等溫效率，從而提高泵運行工作中的效率5。葉輪半徑比。一葉輪葉片之間設(shè)置加強筋，在保證葉片強度的前提下，降低葉輪半徑比 v 的取值，建議取 v=0.4,這樣既減輕了葉輪的質(zhì)量又增大了吸氣腔，提高了泵的效率6。1.4 調(diào)壓孔的設(shè)計水環(huán)真空泵設(shè)計調(diào)壓孔的作用是消除泵在運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的過壓縮或壓縮不足的現(xiàn)象，而這兩種現(xiàn)象都會過多消耗功率。分析兩者產(chǎn)生的原因可知，為了使泵的壓縮比根據(jù)需要而改變，也就是使排氣口角度適當?shù)?/p>

11、變化，于是就在排氣口下面設(shè)計了橡皮球閥結(jié)構(gòu)，以便當達到排氣壓力時，在排氣口前球閥自動開啟而將氣體排除，這樣就消除了過壓縮現(xiàn)象。在設(shè)計時可用最低壓強來確定壓縮比，以此來頂排氣口位置，這樣也就避免了壓縮不足的現(xiàn)象。從而避免過多功率的消耗。-一1.5 密封方式水環(huán)真空泵的軸封有內(nèi)裝式單端面密封和外裝式單端面密封、普通的和可逆式雙端面機械密封。使用單端面密封，勢必存在密封端面不能獲得潤滑的問題。而普通的雙端面機械密封雖然能改善潤滑條件和提高密封性能，并把氣相密封轉(zhuǎn)化為液相密封，有效防止空氣內(nèi)漏和被輸送氣體的外漏，但卻不能實現(xiàn)泵運行和停泵時均無工作介質(zhì)外漏。所以此類泵機封的失效次數(shù)較多，造成泵的容積效率

12、和機械效率較低，每年需大量的檢修費用，同時給安全生產(chǎn)帶來較大的隱患。根據(jù)該種泵的這個特點，而選用了可逆式雙端面平衡型靜止式波片彈簧密封。這種密封有如下特點：采用雙密封帶封液結(jié)構(gòu)除了有雙重保險作用外，所注入的封液有助于改善潤滑條件。雙密封相對于介質(zhì)被密封氣體來說，雙端面機械密封使用；對工作介質(zhì)被密封液體來說，作串聯(lián)式機械密封使用。因此成功實現(xiàn)了泵運行和停泵時均無被密封氣體和被密封液體外漏，也無空氣內(nèi)漏。進而提高了機器的容積效率，降低了能耗。雙向可逆式平衡型密封的設(shè)計降低了 pv（壓強與體積之積）值,減少了熱量的產(chǎn)生和摩擦損失，提高了機器的容積效率7。.2 運行工藝.一.智能化的選擇水環(huán)真空泵應(yīng)用

13、廣泛，但很多用戶對其特性了解不多，在選型時很少考慮如何節(jié)能降耗，因此采用智能化控制的方式，使真空泵在吸入真空度變化而質(zhì)量流量恒定、吸入真空度恒定而質(zhì)量流量變化等不同工況下運轉(zhuǎn)時達到節(jié)能、節(jié)水、提高效率的目的8。水的溫度和清潔度水環(huán)真空泵的性能受介質(zhì)和工作條件影響很大，水環(huán)真空泵適用于抽吸或輸送溫度在-1040、工作水溫為 035 范圍內(nèi)工作9。如果介質(zhì)水中帶有雜質(zhì)的話，會引起過早的磨損或因為結(jié)垢而使泵軸斷裂10,11,因為只能用清水或輕度渾濁的水作為輔助液體12。溫度過高可能引起汽蝕現(xiàn)象；溫度過低會影響真空度，都對泵的效率產(chǎn)生影響。合理的補水量一作用在轉(zhuǎn)子葉輪上的能量被液體接受并傳給壓縮的氣體

14、，這樣就造成了水環(huán)的溫度升高。水環(huán)的部分水和氣體一起壓縮排除泵外。在壓縮過程中產(chǎn)生的大部分熱量被帶走。因而需要不斷的補充水，較合理的補充水量可以起到提高泵的容積效率降低消耗功率的目的。過小的補充水量會使泵的密封效果變差，過大的補充水量不但會使泵的軸功率顯著增加，而且反而會使容積效率降低，這主要是水環(huán)厚度增加，導(dǎo)致月牙形吸氣空腔減小。一般地，供水量應(yīng)隨吸入壓力的減小而增加。葉輪的汽蝕葉輪進口處或液體高速流動的地方一般容易發(fā)生汽蝕，腐蝕部位常發(fā)生在氣體分布器和葉輪出口處。汽蝕的發(fā)生會加速了水環(huán)真空泵的磨損和葉片磨損會使填料等密封失效，并伴隨抽氣量的下降等影響了設(shè)備安全和降低效率。因此在設(shè)計過程中也

15、必須考慮材料的選擇問題。針對不同的行業(yè)，有不同材質(zhì)的選擇，這需根據(jù)廠家面對客戶的不同而具體問題具體分析。43 結(jié)論結(jié)合以上的分析可知，提高水環(huán)真空泵的效率應(yīng)該從結(jié)構(gòu)設(shè)計、運行工況兩個方面分析考慮，只有從這個角度出發(fā)才能設(shè)計出高效率、高性能、高節(jié)能的水環(huán)真空泵，從而為我國泵業(yè)做一份貢獻。參考文獻1黃毅.對水環(huán)真空泵發(fā)展趨勢及設(shè)計開發(fā)的幾點看法J,真空，2004,(04)2 李杜.平面式與錐體式水環(huán)真空泵的比較J,紙和造紙，2005,(S1)3 余宗萍，姚民生，燕洪順.橢圓形泵體水環(huán)真空泵J,機械設(shè)計，1997,(11)4 燕洪順.水環(huán)真空泵消耗功率的確定及對節(jié)能設(shè)計的初步探討J,真空，19885 楊乃恒.真空獲得設(shè)備M,北京：冶金工業(yè)出版社，2001,156 林玉祥.水環(huán)真空泵優(yōu)化設(shè)計及節(jié)能探討D,合肥工業(yè)大學，9一1997,487 彭莉，周青.可逆式雙密封在水環(huán)真空泵上的應(yīng)用J,潤滑與密封，2006,(3)8 吳泰忠.水環(huán)真空泵