Двухроторные вакуумные насосы (ДВН)

Наиболее выгодным и удобным способом предотвращения конденсации паров в насосе является напуск определенного количества неконденсируемого (балластного) газа в рабочую камеру насоса после отделения ее от откачиваемого объема. Минимально необходимое количество балластного газа определяется из условия, чтобы к моменту выхлопа, когда достигается наивысшее давление, парциальное давление конденсирующихся паров в рабочей камере было бы меньше давления их насыщения при температуре насоса.

Определим минимальное количество балластного газа для откачки двухкомпонентной парогазовой смеси с конденсируемой паровой фазой, приняв дополнительные обозначения: S – быстрота откачки насоса, л/с; Q_б – количество балластного газа, л×мм рт.ст./с; e_д – допустимая степень сжатия смеси в насосе, при которой конденсация еще не происходит; Р_б – парциальное давление балластного газа в камере насоса в момент выхлопа, мм рт.ст.

По закону Дальтона: Р_в = Р_б + (Р_г + Р_п)e_д, (4)

где

Р_п×e_д£ Р_s.

Преобразовав (4), получим

, (5)

здесь - давление балластного газа, эквивалентное его давлению на входе в насос. Это справедливо для изотермического сжатия в рабочей камере насоса. Т.е. это то давление балластного газа,которое бы он имел, если бы он засасывался совместно со всей смесью из откачиваемого объема, т.е.

или с учетом (5)

(6)

Для откачки только конденсирующихся паров, т.е. при Р_г = 0 (чистый пар),

(7)

На рис.8 представлен график, построений по уравнению (6) для случая откачки паров воды и позволяющий определить необходимое для полного предотвращения конденсации количества балластного газа на 1 л/с быстроты откачки насоса в зависимости от нагрузки на насос.

На рис. 9показана диаграмма работы газобалластного насоса.

В ряде процессов, проводящихся под вакуумом (например, в металлургии или в испытательной практике в области отработки процессов в космических открытых экспериментах, где рабочим телом (технологическим натеканием) является жидкий или газообразный компонент), требуется большая быстрота откачки в области 133…1 Па (~1,0…10^-2 мм рт.ст.)

Эта техническая задача может быть решена применением двухроторных вакуумных насосов. На рис10 показана схема двухроторного вакуумного насоса. Роторы (прямые или винтовые) выполняются с двумя или тремя лопастями (рис.11-1). Четырехлопастные роторы практически не применяются. Роторы вращаются с частотой от 1500 до 4000 об/мин, не касаясь друг друга т.е. силы трения отсутствуют. Производительность ДВН до 10 м³/с (по американским данным – до 25 м³/с), остаточное давление 0,5 Па (3,75×10^-3 мм рт.ст.). В качестве форвакуумного насоса используются механические насосы ПРВН, плунжерные насосы (НВЗ), жидкостно-кольцевые насосы (ЖКВН). На рис. 11 показана принципиальная схема действия двухроторного вакуумного насоса.

Дата добавления: 2014-01-07