離心噴射式真空泵結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用

　　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。

　　

　　離心噴射泵采用了新的結(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(duì)氣體無要求等特點(diǎn)，使得在真空制冷時(shí)不需設(shè)置捕水器，而進(jìn)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(shí)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(jiǎn)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(jī)、變速箱、離心噴射輪(以下簡(jiǎn)稱噴射輪)、阻流罩、機(jī)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(duì)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(jī)通電后驅(qū)動(dòng)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(shí)噴孔將與周圍空氣發(fā)生高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于空氣流經(jīng)物體表面時(shí)具有速度越高壓力越低的特性(飛機(jī)機(jī)翼、汽車化油器、噴霧器等即是根據(jù)此原理制成)，所以當(dāng)噴孔與外部空氣發(fā)生高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)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(shí)，外部表面空氣會(huì)在摩擦的作用下隨噴孔發(fā)生同向轉(zhuǎn)動(dòng)而降低噴孔與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，相對(duì)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(jìn)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(shí)也不會(huì)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(qiáng)的龍卷風(fēng)還要強(qiáng)數(shù)倍的龍卷風(fēng)，自然界的龍卷風(fēng)z*大風(fēng)速也只有300米/秒左右，就能導(dǎo)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(fēng)發(fā)生時(shí)空氣是動(dòng)因，中心物體是靜因，而噴射泵工作時(shí)外部空氣是靜因，噴射輪是動(dòng)因。

　　

　　離心噴射泵集離心泵和噴射泵優(yōu)點(diǎn)于一體，具有體積小、排量大、效率高、噪音低、一致性好、對(duì)氣體無要求，單泵真空度高等優(yōu)點(diǎn)。

　　

　　三、直排式真空制冷空調(diào)機(jī)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(diǎn)是常壓下沸點(diǎn)為100℃，低于610Pa及采用鹽溶液時(shí)可為零下，水與潤滑油混合后會(huì)導(dǎo)致潤滑油乳化而破壞潤滑。

　　

　　(二)空調(diào)機(jī)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(jìn)氣口通過管路連接蒸發(fā)器出氣口，蒸發(fā)器進(jìn)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(jī)工作原理。整機(jī)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(jìn)入蒸發(fā)器，當(dāng)蒸發(fā)器內(nèi)水的液面高度達(dá)到設(shè)定值時(shí)進(jìn)水閥關(guān)閉，此后水便會(huì)在低壓下沸騰，水的沸騰需向周圍吸熱，與此同時(shí)，室內(nèi)空氣在風(fēng)扇的作用下產(chǎn)生循環(huán)，與蒸發(fā)器進(jìn)行進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)制冷。制冷過程中蒸發(fā)器內(nèi)的水因吸熱沸騰會(huì)導(dǎo)致水位逐漸降低，當(dāng)降至一定值時(shí)進(jìn)水閥打開，貯水箱內(nèi)的水又自動(dòng)進(jìn)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(jì)的情況下排出的，只有采用速度型且不會(huì)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(jī)抽水的過程，所不同的是抽水機(jī)所抽的是水，空調(diào)機(jī)所抽取的是室內(nèi)溫?zé)崴羝?，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(chǎng)潛力及價(jià)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)。