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離心噴射式真空泵結(jié)構(gòu)原理應(yīng)用
2013-11-22  閱讀

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  一、研發(fā)背景及關(guān)鍵技術(shù)
  
  現(xiàn)有的制冷主要有壓縮制冷、吸收吸附式太陽能制冷、真空制冷、壓縮式制冷技術(shù)成熟應(yīng)用z*廣,太陽能制冷和真空制冷設(shè)備大、投資高,受天氣影響大。
  
  離心噴射采用了新的結(jié)構(gòu),結(jié)合流體減壓技術(shù),使新型噴射泵具有體積小、排量大、效率高、噪音低、一致性好、對氣體無要求等特點,使得在真空制冷時不需設(shè)置捕水器,而進一步取消了壓縮制冷環(huán)節(jié)。用于替代太陽能制冷中的吸收吸附劑時可取消太陽能集熱器、溶液泵和冷凝器等設(shè)施,使設(shè)備更簡化。
  
  二、結(jié)構(gòu)及工作原理
  
  (一)結(jié)構(gòu)
  
  結(jié)構(gòu)如圖1所示。由電機、變速箱、離心噴射輪(以下簡稱噴射輪)、阻流罩、機械密封件組成。其中噴射輪外沿表面是一與噴射輪兩圓側(cè)壁密封焊接的環(huán),環(huán)上有均勻布置的小孔,孔的軸向沿噴射輪徑向布置,孔徑小,孔的總面積與噴射面總面積占比小,阻流罩安裝在噴射輪噴射面相對應(yīng)的外部,阻流罩內(nèi)設(shè)有阻流板,阻流板沿噴射輪徑向布置,阻流板的末端離噴射孔很近。
  
  (二)工作原理
  
  電機通電后驅(qū)動噴射輪使噴射孔以1千米/秒左右(視真空度而定)線速度高速旋轉(zhuǎn),此時噴孔將與周圍空氣發(fā)生高速相對運動,由于空氣流經(jīng)物體表面時具有速度越高壓力越低的特性(飛機機翼、汽車化油器、噴霧器等即是根據(jù)此原理制成),所以當噴孔與外部空氣發(fā)生高速相對運動時就會因噴孔外部壓力降低而形成噴射,再加上噴射輪內(nèi)部的離心作用,使噴射輪中心至噴孔處產(chǎn)生一定的壓力差,就能在噴射輪內(nèi)部中心產(chǎn)生高度真空。在噴射輪高速旋轉(zhuǎn)的同時,外部表面空氣會在摩擦的作用下隨噴孔發(fā)生同向轉(zhuǎn)動而降低噴孔與空氣的相對運動速度,相對速度的降低就意味著真空度的降低。阻流罩的設(shè)置阻止了外部空氣的旋轉(zhuǎn),進一步提高了真空度。又因有噴射工作面的存在,加上噴孔孔徑極小,即使內(nèi)部真空度很高時也不會發(fā)生喘振。
  
  從另一方面,也可視為在噴射輪外產(chǎn)生了一股比自然界更強的龍卷風還要強數(shù)倍的龍卷風,自然界的龍卷風z*大風速也只有300米/秒左右,就能導致中心氣壓很低,溫度驟降,使水蒸氣迅速凝結(jié),所不同的是龍卷風發(fā)生時空氣是動因,中心物體是靜因,而噴射泵工作時外部空氣是靜因,噴射輪是動因。
  
  離心噴射泵集離心泵和噴射泵優(yōu)點于一體,具有體積小、排量大、效率高、噪音低、一致性好、對氣體無要求,單泵真空度高等優(yōu)點。
  
  三、直排式真空制冷空調(diào)機的應(yīng)用
  
  (一)天然制冷劑水的特性
  
  水是自然界極易獲得的物質(zhì),安全無毒,不燃燒、不爆炸、汽化潛熱大(汽化潛熱為R22的16倍,R600a的10倍),缺點是常壓下沸點為100℃,低于610Pa及采用鹽溶液時可為零下,水與潤滑油混合后會導致潤滑油乳化而破壞潤滑。
  
  (二)空調(diào)機結(jié)構(gòu)
  
  1.結(jié)構(gòu)如圖2所示,由真空泵、蒸發(fā)器、集水槽、貯水箱構(gòu)成,真空泵進氣口通過管路連接蒸發(fā)器出氣口,蒸發(fā)器進水口通過管路插入貯水箱底部,集水槽位于蒸發(fā)器下方,集水槽出水口通過管路連接貯水箱。
  
  2.空調(diào)機工作原理。整機連接好后先給貯水箱裝滿水,通電后真空泵產(chǎn)生真空,水在大氣的壓力下進入蒸發(fā)器,當蒸發(fā)器內(nèi)水的液面高度達到設(shè)定值時進水閥關(guān)閉,此后水便會在低壓下沸騰,水的沸騰需向周圍吸熱,與此同時,室內(nèi)空氣在風扇的作用下產(chǎn)生循環(huán),與蒸發(fā)器進行進行熱交換,實現(xiàn)制冷。制冷過程中蒸發(fā)器內(nèi)的水因吸熱沸騰會導致水位逐漸降低,當降至一定值時進水閥打開,貯水箱內(nèi)的水又自動進入蒸發(fā)器,維持其液面高度不變,而蒸發(fā)器所產(chǎn)生的冷凝水則經(jīng)集水器收集后注入貯水箱作為制冷劑使用。
  
  制冷過程中,蒸發(fā)器內(nèi)所產(chǎn)生的水蒸汽用容積型真空泵是無法在經(jīng)濟的情況下排出的,只有采用速度型且不會發(fā)生喘振的離心噴射式真空泵才能完成。
  
  真空制冷的工作過程就好比抽水機抽水的過程,所不同的是抽水機所抽的是水,空調(diào)機所抽取的是室內(nèi)溫熱水蒸汽,留下低溫干燥空氣,其工作效率只受壓力差的影響,而不受室外溫度影響,制冷過程中室內(nèi)的熱量是以水蒸汽的形式被排到室外,故取消了冷凝器而不能制熱。
  
  由于水的汽化潛熱大,在蒸發(fā)器中換熱面積大,再加上離心泵的高效率及無冷凝器,故真空制冷效率可高于壓縮制冷數(shù)倍,具有巨大的市場潛力及價值。
  
  除此之外,離心噴射泵還可用于真空制鹽、真空包裝、真空冷藏等行業(yè)。