CC BY
36
УДК 621.694.2
С. А. Бурцев, А. В. Гаврилов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЖЕКТОРОВ, ПРЕДВКЛЮЧЕННЫХ К ВОДОКОЛЬЦЕВОМУ НАСОСУ
Ключевые слова: водокольцевой вакуумный насос, воздухо-воздушный эжектор, экспериментальные исследования.
В статье описывается экспериментальное исследование двухступенчатого воздухо-воздушного эжектора, предвключенного к водокольцевому вакуумному насосу, а также методика проведения эксперимента.
Keywords: Liquid ring vacuum pumps, air-air ejector, experimental research.
This article describes the experimental research of a two-stage air-to-air ejector, upstream to the water ring vacuum pump, as well as experimental technique.
Введение
Водокольцевые вакуумные насосы [1], позволяют получать безмасляный вакуум в широком диапазоне давлений всасывания. Но насосы такого типа имеют довольно высокое предельное остаточное давление (2660^9130 Па - для одноступенчатых насосов и 133^665 Па - для двухступенчатых), которое помимо конструктивных факторов, зависит от давления насыщенных паров рабочей жидкости (воды).
Для снижения рабочего давления и получения приемлемой производительности в зоне абсолютных давлений 400^4000 Па применяются газовые, чаще всего воздушные эжекторы [1-3].
Описание экспериментального стенда
На кафедре «Вакуумная техника электрофизических установок» был создан экспериментальный стенд, включающий две ступени воздухо-воздушного эжектора,
предвключенных к водокольцевому насосу ВВН-1,5. Каждый из разработанных эжекторов имеет свой набор сопел с различными диаметрами среза сопла, критического сечения и возможность изменения площади камеры смешения при исследовании каждого из сопел [4].
Некоторые варианты геометрии
использованных при проведении экспериментов сопел (критический диаметр) и площади камеры смешения первой и второй ступеней эжектора приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Критические диаметры сопел и площади камеры смешения эжекторов
- вакуумная камера для измерения давления на входе в агрегат;
- вакуумная камера для измерения давления на выходе из эжекторов или на входе водокольцевого насоса;
- эжектор первой ступени;
- эжектор второй ступени;
- деформационные вакуумметры ВТИ;
- передвижной блок оптических вакууметров для измерения давления в системе;
- ротаметры марки РМ-0,63 ГУЗ, РМ-6,3 ГУЗ, РМ-40 ГУЗ и РМ-2,5 ГУЗ, для измерения расхода;
- вакуумная запорная арматура и трубопроводы, для соединения элементов стенда.
Экспериментальная часть
На основании методики проведения эксперимента [4], были получены экспериментальные зависимости представленные на рис.1-4.
Рвх, Па
100
100000
Эжектор dro, мм -с 2 F см, мм
1-я ступень 1,8 45,5
1,8 62,3
1,8 81,1
2-я ступень 2,8 120,7
3,0 120,7
3,2 120,7
Экспериментальный стенд включает в себя следующие элементы:
Рис. 1 - Экспериментальная зависимость быстроты действия от давления на входе для различных вариантов геометрии эжектора первой ступени: 1 - агрегат: ВВН-1,5 + эжектор первой ступени ^кр=1.8 мм, Fсм=45,5 мм2); 2 -агрегат: ВВН-1,5 + эжектор первой ступени (^=1.8 мм, Fсм=62,3 мм2); 3 - агрегат: ВВН-1,5 + эжектор первой ступени (^=1.8 мм, Fсм = 81,1 мм2); 4 - ВВН-1,5
Рис. 2 - Экспериментальная зависимость быстроты действия от давления на входе для различных вариантов геометрии эжектора второй ступени: 1 - агрегат: ВВН-1,5 + эжектор второй ступени (^=2,8 мм, Fсм=120,7 мм2); 2 -агрегат: ВВН-1,5 + эжектор второй ступени (^=3,0 мм, Fсм=120,7 мм2); 3 - агрегат: ВВН-1,5 + эжектор второй ступени (^=3,2 мм, Fсм=120,7 мм2); 4 - ВВН-1,5
7
й
эжектора второй ступени при неизменной площади камеры смешения, наблюдается уменьшение быстроты действия агрегата.
Рис. 4 - Экспериментальная зависимость быстроты действия от давления на входе для различных вариантов агрегата и геометрии эжекторных ступеней: 1 - агрегат: ВВН-1,5 + эжектор первой ступени (^=1.8 мм, Fсм = 45,5 мм2) + эжектор второй ступени (^=2,8 мм, Fсм=120,7 мм2); 2 - агрегат: ВВН-1,5 + эжектор
второй ступени ^кр=2,8 ВВН-1,5
мм, Fсм=120,7 мм2); 3 -
При работе агрегата с двумя предвключенными эжекторными ступенями (рис.4) достигаемое предельное остаточное давление, почти в два раза ниже, чем для агрегата с одним эжектором. Это объясняется тем, что происходит дополнительное сжатие газа в ступени. Потери в быстроте действия незначительны, по сравнению с эффектом от уменьшения давления на входе в насос.
(л 4
Рвх- Па
100
1000
100000
Рвх, Па
10000
и 4
Рвх- Па
100
1000
Рис. 3 - Экспериментальная зависимость быстроты действия от давления на входе для различных вариантов геометрии эжектора второй ступени: 1 - агрегат: ВВН-1,5 + эжектор второй ступени (^=2,8 мм, Fсм=120,7 мм2); 2 -агрегат: ВВН-1,5 + эжектор второй ступени (^=2,8 мм, Fсм=148,5 мм2); 3 - агрегат: ВВН-1,5 + эжектор второй ступени (^=2,8 мм, Fсм = 178,3 мм2); 4 - ВВН-1,5
В результате анализа экспериментальных данных можно сказать, что при работе агрегата с одним эжектором первой ступени, максимальную быстроту действия имеет конструкция с максимальной площадью камеры смешения Fсм=81,1мм2. Такая же тенденция наблюдается для агрегата с одним эжектором второй ступени. С увеличением диаметра критического сечения
Литература
1. Райзман, И. А. Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы и компрессоры. - Казань: КГТУ, 1995, - 285 с.
2. Осипов, Э.В. Анализ сложной химико-технологической системы, включающей в себя вакуумные ректификационные колонны и вакуумсоздающую систему на базе ЖКВН / Э.В. Осипов, С.И. Поникаров, Э.Ш. Теляков // Вестник Казанского технологического университета. - 2010, - № 8. - С.434-435.
3. Рудаков, А.И. Струйные низковакуумные аппараты. -Казань: КАУ, 2008, - 341 с.
4. Гаврилов, А.В. Лабораторный стенд для исследования эжекторов, предвключенных к водокольцевому насосу/ А.В. Гаврилов, С.А. Бурцев // Вестник Казанского технологического университета. - 2014, Т.17. - № 4. -С.223-224.
© С. А. Бурцев - к.т.н., доц. каф. вакуумной техники электрофизических установок КНИТУ, sergege@yandex.ru; А. В. Гаврилов - к.т.н., доцент той же кафедры, ag@yandex.ru.
