АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДОКОЛЬЦЕВЫХ ВАКУУМНЫХ НАСОСОВ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены вопросы, как жидкостно-кольцевые вакуумные насосы занимают важное место в области вакуумной техники. Эти насосы совершенствуются за счет постоянно развивающихся технологий и инноваций.

Ключевые слова: технологические машины и оборудование, насос, вакуум, водокольцевые вакуумные насосы, развитие, подача жидкости.

Исследования рабочего процесса вакуум-насоса двойного действия [1] позволили определить зависимости подачи насоса от конструктивно - кинематических параметров: эксцентриситета корпуса, выходного угла лопаток колеса, их количества, а также углов расположения окон всасывания и нагнетания.

Учитывая свойство вязкости жидкости, установили рациональные значения критерия Рейнольдса. Увеличение числа Рейнольдса ведет к повышению подачи насоса, которая достигает максимума при К = 1850, но также к появлению кавитационного эффекта, шума и вибрации, перегреву рабочей жидкости и корпуса насоса.

Одним из способов предотвращения возникновения кавитации является повышение общего уровня давления внутри наиболее опасной области потока.

Повышение давления можно обеспечить увеличением подачи рабочей жидкости на входе насоса, а также в местах торцевых зазоров и зазоров “лопатка-ступица” при радиальном подводе (отводе) воздуха. В данном случае энергия струи передается потоку рабочей жидкости, что приводит к возрастанию в ней давления.

Угол между направлением абсолютной и окружной скорости определяет собой вектор отдельной струйки потока:

С* с tg а = = — = const.

с2и си U)

С другой стороны, с увеличением подачи жидкости в насос возрастает абсолютная скорость потока и в зоне безлопаточного пространства, перехода с всасывания на нагнетание, достигает максимума, что отрицательно сказывается на стабильности внутренней поверхности жидкостного кольца.

При рассмотрении течения в лопаточной зоне насоса принимают допущение, что во всей области отсутствуют радиальные проекции скоростей. Это равносильно предположению о том, что течение в насосе происходит по цилиндрическим слоям, и движение в каждом из них не оказывает влияния на остальные [2].

Принятие гипотезы о цилиндричности течения потока в лопаточной зоне приводит к заключению, что напор Н и циркуляция Г скорости не зависит от радиуса сечения, а именно H(r)=const и T(r)=const.

На самом деле циркуляция скорости непостоянна, она несколько растет к основанию лопатки и значительно к периферии.

Действительный процесс распределения циркуляции вдоль радиуса за рабочим колесом является трехмерным. В настоящее время расчет такого рода потока представляет большие трудности, а принятие гипотезы о цилиндричности течения позволяет перейти к рассмотрению плоскостной задачи, развернув на плоскость соответствующий элементарный цилиндрический слой [3].

Другим способом предотвращения возникновения кавитации является создание вихрей внутри потока.

Возникновение вихрей возможно при наличии технологической шероховатости внутренней поверхности корпуса вакуум-насоса. Это позволит также уменьшить трение потока о корпус, тем самым снизить его перегрев.

Необходимо отметить, что вопросы взаимодействия струи и основного потока такого случая еще далеки от полного разрешения.

Учитывая особенности рабочего процесса, а также параметры характеристик водокольцевых вакуумных насосов, можно судить об их широком использовании, а именно: при работе насоса рабочая жидкость (вода) подвергается многократному воздействию лопаток колеса, а в водокольцевом насосе двойного действия количество таких воздействий в два раза больше (2п). Характер воздействия лопаток на поток аналогичен удару, совершающемуся при погружении лопаток в зонах нагнетания.

Это свойство может быть реализовано при проектировании и создании гомогенизаторов, необходимых для дробления жировых шариков до размеров, затрудняющих естественный отстой жира в молоке, что улучшает условия хранения.

В качестве рабочей жидкости в данном случае выступает молоко, принимающее при работе насоса форму кольца, эквидистантную корпусу. Молоко подается во всасывающую полость, далее в корпус насоса, где подхватывается лопатками колеса. Рабочий процесс протекает при нагревании молока до температуры 60-70°С за счет трения и интенсивном дроблении, разрушении жировых шариков. Температура нагрева молока может изменяться подачей на входе всасывающего окна. Диспергированное молоко под давлением подается в нагнетательное окно.

Следовательно, дальнейшее совершенствование водокольцевых вакуумных насосов должно быть направлено на исключение возможности возникновения кавитации, по крайней мере, максимальное снижение степени ее развития. Особенности рабочего процесса таких насосов позволяют исследовать на характер использования их в других областях: для нагрева до температуры 60-65°С при длительной пастеризации молока; транспортирования жидкости, а также твердых включений; диспергирования жировых шариков молока; откачки газов, содержащих пары агрессивных веществ и т.д.

Список литературы:

1. Матвеев А.Н. Основные конструктивные соотношения водокольцевого вакуумного насоса двойного действия // Совершенствование технологий и технических средств в АПК: Юбилейный сборник / АГАУ Барнаул, 2001. - 147-151 с.
2. Папир А.Н. Водометные движители малых судов. - Л.: Судостроение, 1970. - 254 с.
3. Ломакин A.A. Центробежные и осевые насосы. - изд. 2-е. - М.; Л.: Машиностроение, 1966. - 364 с.