Лабораторный стенд для исследования эжекторов, предвключенных к водокольцевому насосу Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.694.2

А. В. Гаврилов, С.А. Бурцев

ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЖЕКТОРОВ, ПРЕДВКЛЮЧЕННЫХ К ВОДОКОЛЬЦЕВОМУ НАСОСУ

Ключевые слова: водокольцевой вакуумный насос, воздухо-воздушный эжектор.

В статье описывается конструкция двухступенчатого воздухо-воздушного эжектора, предвключенного к водокольцевому вакуумному насосу, а также экспериментального стенда для исследования его характеристик и методика проведения эксперимента.

Keywords: Liquid ring vacuum pumps, air-air ejector.

The article describes the construction of two-stage air-air ejector installed at the entrance liquid ring vacuum pump, as well as the experimental stand for research of its characteristics and the experimental technique.

Введение

Вакуум является необходимым условием работы многих технологических линий и физических установок, таких как вакуумно-импульсная сушка [1,2], вакуумно-импульсная пропитка [3,4]. Для каждого технологического процесса существуют свои определенные условия проведения. К этим условиям, в частности, относится требуемая чистота и величина вакуума.

Одним из источников загрязнений является миграция углеводородов в откачиваемые объемы из форвакуумных маслозаполненных насосов типа НВЗ и НВР. Кроме того, механические вакуумные насосы с масляным уплотнением непригодны для откачки паров воды, растворителей и т.д.

Вышеперечисленных недостатков лишены как безмасляные насосы [5], так и водокольцевые вакуумные насосы [6], которые 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 чисто конструктивных факторов, обусловлено давлением 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 [6].

Описание эжекторных ступеней

С целью исследования характеристик агрегатов подобного типа на кафедре «Вакуумная техника электрофизических установок» были рассчитаны, разработаны и созданы две ступени воздухо-воздушного эжектора, предвключенного к водокольцевому насосу ВВН-1,5.

Схема подключения ступеней представлена на

рис.1.

Каждый из эжекторов имеет свой набор сопел с различными диаметрами критического сечения и среза сопла.

Рис. 1 - Схема подключения эжекторов

Кроме того, конструкцией эжекторов предусмотрена возможность изменения площади камеры смешения при исследовании каждого из сопел без их снятия за счет разработанной системы, состоящей из микрометрической гайки и сильфонного уплотнения (рис.2).

Рис. 2 - Эжектор второй ступени

Описание экспериментального стенда

Вакуумная схема экспериментального стенда на базе водокольцевого насоса ВВН-1,5 с двумя ступенями воздухо-воздушного эжектора приведена на рис.3.

Рис. 3 - Вакуумная схема экспериментального стенда

Стенд испытаний состоит из двух вакуумных камер СУ1 и СУ2, водокольцевого насоса NW1, эжектора первой ступени NN1 и эжектора второй ступени NN2, а также средств измерения давления в камерах (передвижной блок оптических манометров ПБОМ) и расхода (стойка ротаметров).

Методика проведения эксперимента

Программа экспериментальных исследований предусматривает проведение следующих серий экспериментов:

1) снятие зависимости быстроты действия от входного давления для ВВН-1,5;

2) снятие характеристики для ВВН-1,5 + эжектор второй ступени (эксперимент проводится с различными соплами и пошаговым изменением площади камеры смешения);

3) снятие характеристики для ВВН-1,5 + эжектор второй ступени + эжектор первой ступени (эксперимент проводится с различными соплами и пошаговым изменением площади камеры смешения).

При проведении измерения предельного остаточного давления (при закрытом натекателе УП) измерительная камера СУ1 (для серии 1) или СУ2 (для

© А. В. Гаврилов - к.т.н., доц. каф. вакуумной техники электрофизических установок КНИТУ, [email protected]; С. А. Бурцев - к.т.н., доц. той же кафедры, [email protected].

серий 2 и 3) откачивается до предельного остаточного давления Рост.

Для измерения быстроты действия используется метод ротаметра, который основан на установлении некоторого постоянного давления на входе в насос за счёт создания определенного расхода атмосферного воздуха через натекатель VF1 в измерительную камеру CV1 и измерении этого расхода и давления на входе в насос оптическими вакуумметрами.

Порядок измерений:

- измерительная камера откачивается до предельного остаточного давления при закрытом натекателе VF1.

- не прекращая откачки, в измерительной камере с помощью натекателя VF1 устанавливается более высокое давление РВХ..

- одновременно с измерением давления РВХ ротаметром измеряется расход газа, поступающего в вакуумную камеру через натекатель VF1.

- затем с помощью натекателя устанавливается следующее, более высокое давление, и измерения повторяются. В каждом десятичном диапазоне давлений следует проводить не менее трех измерений.

Литература

1. Гайфуллина, Р.Р. Экспериментальная установка для исследования кинетики сушки капиллярно-пористых материалов по вакуумно-импульсной технологии / Р.Р. Гайфуллина, М.С. Курбангалеев, З.И. Зарипов, Д.А. Анашкин // Вестник Казанского технологического университета. - 2011, - № 2. - С.132-137.

2. Бурцев, С. А. Экспериментальный стенд сушки растительного сырья вакуумно-импульсным методом / С.А. Бурцев, Т.Ф. Фатыхов // Вестник Казанского технологического университета. - 2011, - № 13. - С.126-128.

3. Гаврилов, А.В. Исследование процесса вакуумно-импульсной пропитки пиломатериалов / А.В. Гаврилов // Вестник Казанского технологического университета. -2011, - № 8. - С.65-67.

4. Гаврилов, А.В. Комбинированный экспериментальный стенд для исследования процессов сушки и пропитки материалов вакуумно-импульсным методом / А.В. Гаврилов // Вестник Казанского технологического университета. - 2010, - № 9. - С.459-462.

5. Бурмистров, А.В. Некоторые аспекты выбора безмасляных насосов среднего вакуума / А.В. Бурмистров, С.И. Саликеев, А.А. Райков // Вестник Казанского технологического университета. - 2013, Т.16. - № 10. - C.220-223.

6. Райзман, И.А. Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы и компрессоры. - Казань: КГТУ, 1995, - 285 с.