Поршневой вакуум-насос

Общая теория поршневого компрессора применима для анализа работы и вакуум-насоса. Отметим лишь некоторые особенности расчета мощности, на основе величины которой осуществляется выбор привода. Анализ выполним для идеальной машины.

При пуске вакуум-насоса обычно реализуется условие p ₁ = p ₂. Из уравнения (67) следует, что в этом случае N _ад=0.

При создании полного вакуума, когда р ₁ = 0, из уравнения (67), представленного в виде

также очевидно, что N _ад=0.

Совершенно очевидно, что существует р _{1 m} (0< р _{1 m} < p ₂), при котором затраты мощности будут максимальными. Именно по максимальным затратам энергии и следует выбирать привод.

Для нахождения р _{1 m} найдем производную dN _ад/ dp ₁и приравняем ее к нулю

Найдем Отсюда (для двухатомных газов k =1,4; p ₂/ р _{1 m} = 3,25). Тогда

После вычислений получим зависимость

Другая особенность вакуум-насоса состоит в том, что вакуум-насос — машина малоэнергоемкая, но имеющая высокую степень сжатия. Это позволяет создавать упрощенные конструкции, обеспечивающие высокую степень сжатия в одной ступени, допуская снижение КПД машины.

Одной из таких конструкций является вакуум-насос с перепуском (рис. 57). Это машина с цилиндром двойного действия. На внутренней поверхности цилиндра выполнены канавки 1, которые соединяют объемы мертвого пространства с остальным объемом цилиндра при положениях поршня в левой и правой мертвых точках. Индикаторные диаграммы для левой и правой рабочих камер показаны на рис. 58.

При движении поршня вправо в левой камере происходит процесс всасывания газа (линия 4—1), в правой — сначала сжатие (линия а '—2' ), а затем нагнетание (линия 2'—3'). При достижении поршнем правой мертвой точки объем левой камеры V ₁ с давлением газа р ₁ сообщается через канавки с объемом мертвого пространства V _м правой камеры, давление газа в котором р ₂.В результате перетока газа в обеих камерах устанавливаются давления, равные р _с.

Давление р _с найдем из следующих условий:

где V _c — объем, занимаемый газом с начальными параметрами р ₁ и V ₁ после сжатия до р _с;

Поскольку расширение газа из объема мертвого пространства начинается с давления р _с, то для нахождения коэффициента всасывания примем в выражении (71) р ₂ = р _с. После простых преобразований с учетом того, что V ₁ = SL + V _м и V _м/(SL) = e найдем

и l_вс = 0 при

(при k = 1,4 и ε = 0,005 (р ₂/ р ₁) _max» 5000; в отсутствие перепуска (р ₂/ р ₁) _max = (1 + e)/e» 70).

Рис. 58. Индикаторная диаграмма поршнево­го вакуум-насоса с перепуском

Рассмотренное конструктивное решение, как видно из рис. 58, приводит к заметному увеличению площади индика­торной диаграммы, а следовательно, и мощности привода.

Дата добавления: 2015-07-02