Динамические вакуум-насосы.

Эжекторный вакуум-насос. По своей конструкции аналогичен струйному насосу, рабочей средой является водяной пар. В химической промышленности наибольшее распространение получили пяти - и четырехступенчатые пароэжекторные вакуум - насосы. Между собой ступени насоса соединяются последовательно (выход одного насоса соединяется со входом следующего и т.д.), причем из последней ступени отсасываемый газ выбрасывается в атмосферу. В зависимости от марки вакуум - насоса остаточное давление может быть от 0,4 до 23,4 кПа и производительностью (по сухому воздуху) от 2,810^-3 до 0,17 кг/с.

Диффузионный вакуум-насос. Рабочей средой имеет пары ртути и относится к эжекторному виду струйных насосов. Такие вакуум - насосы применяются в основном в лабораторной практике для получения давления порядка 410^-5 - 210^-4 Па (высокого вакуума). Эти насосы могут работать при давлении предварительного вакуума порядка 100 Па. Предварительный вакуум создается другим насосом, называемым форвакуумным насосом.

Струя пара ртути, образовавшегося в подогревательном резервуаре со ртутью, проходит через трубку d (паропровод) в сопло D, из которого затем проходит в направлении сосуда B, сообщающегося с форвакуумом. Эта струя пара образует в сужении С своего рода перегородку между пространством высокого вакуума, которое соединяется с откачиваемым сосудом, и пространством предварительного вакуума В, которое соединено с форвакуумным насосом. Молекулы газа диффундируют через сужение из пространства А в пространство В, так как внутренняя часть паровой струи, состоящая из вновь образовавшегося в нагревателе пара, свободна от газа. В пространстве В (конденсатора) на охлаждаемых водой стенках происходит конденсация ртутного пара, а отделенные от пара молекулы откачиваемого газа отводятся в форвакуум, сконденсировашаяся ртуть стекает по стенкам в пространство А, откуда по трубочке перетекает в нагреваемый резервуар.

Диффузионные насосы являются одними из лучших для создания высокого вакуума. В насосах промышленного типа производительность откачки достигает 32 м³/с.

Сравнительный анализ работы компрессорных машин.

Компрессорные машины различного типа отличаются присущими им характерными особенностями, что и определяет границы областей их применения, хотя эти границы и не всегда строго однозначны.

Поршневые компрессоры. Достоинствами поршневых компрессоров является возможность создания высоких степеней сжатия при неограниченном практически нижнем пределе производительности, а также высокий коэффициент полезного действия. Они в то же время имеют много недостатков: а) тихоходность, обуславливающая громоздкость, большой вес компрессора, сравнительно небольшой верхний предел производительности (3 - 4 м³/c), большой и тяжелый механизм привода машины от двигателя; занимают большую производственную площадь; б) большие инерционные усилия вследствие возвратно - поступательного движения поршней, вызывающие необходимость в массивном фундаменте; в) загрязнение сжимаемых газов смазочными маслами; г) неравномерность всасывания и нагнетания газа; д) большое количество быстроизнашивающихся трущихся деталей; е) чувствительность к загрязненным газам; ж) высокая стоимость; з) сложность обслуживания. Указанные недостатки и достоинства определяют границы применения поршневых компрессоров. Их применяют при высоких степенях сжатия газов при любой производительности (но не выше указанного ранее предела). При степенях сжатия ниже 2 они неэкономичны из - за возрастающей доли гидравлических (в клапанах) и механических потерь.

Центробежные компрессоры лишены перечисленных недостатков, свойственных поршневым машинам, благодаря своей быстроходности они отличаются более простым устройством и надежностью действия, компактностью и меньшим весом, меньшей занимаемой площадью и более легкими фундаментами, непрерывностью и равномерностью подачи, отсутствием загрязнения газа маслами, возможностью непосредственного соединения с электродвигателем, более низкой стоимостью и легкостью обслуживания. Большим достоинством турбокомпрессоров является высокий верхний предел производительности (50 м³/с). К числу недостатков рассматриваемых машин относятся несколько более низкий коэффициент полезного действия (по сравнению с поршневыми) и ограниченный нижний предел производительности (около 1,5 м³/с).

Областью целесообразного применения центробежных компрессоров является высокая производительность при малых и средних степенях сжатия газа.

Осевые компрессоры обладают почти всеми достоинствами и недостатками центробежных. Различие состоит прежде всего в более высоких значениях нижнего и верхнего пределов производительности. При подачи менее 4 - 5 м³/с происходит снижение коэффициента полезного действия из - за значительного уменьшения высоты лопастей. Верхний предел производительности осевых компрессоров достигает 170 м³/с, но степень сжатия редко превышает 12.

Пластинчатые компрессоры по сравнению с поршневыми значительно проще по устройству, требуют в 5 - 6 раз меньше площади для установки в помещении, непосредственно соединяются с электродвигателем, имеют равномерную подачу, небольшой вес. В отличие от центробежных машин они могут быть использованы для малых и средних производительностей, имея при этом более высокий коэффициент полезного действия, а также слабую зависимость напора от производительности. Недостатками являются ограниченная степень сжатия газа (3 - 4), более низкий механический коэффициент полезного действия, высокая точность изготовления.

Компрессоры с двумя вращающимися поршнями проще поршневых по устройству, меньше весом, имеют равномерную подачу. Подобны центробежным и осевым они не имеют внутренней смазки, но имеют более высокий коэффициент полезного действия. Они, однако, не допускают степени сжатия газа более 1,2 - 2 ,0 из - за увеличения утечки газа и падения _ад.

Компрессоры с жидкостным кольцом отличаются простотой устройства и надежностью действия, пригодны для сжатия запыленных газов. Степень сжатия в них ограничена (1,5 - 1,8), а коэффициент полезного действия очень низок (0,40 - 0,45).

В промышленных условиях часто оказывается целесообразным сочетание компрессоров различных типов: центробежных и поршневых, осевых и центробежных и т.п. При таких сочетаниях можно обеспечить каждому компрессору оптимальный рабочий режим. Поскольку оптимальные рабочие режимы разных компрессоров часто в определенных пределах совпадают, то не исключено, что в ряде случаев по рабочим параметрам могут оказаться равноценными несколько типов. Тогда выбор оптимального варианта следует сделать на основе экономического расчета.

118