Главная
/ Библиотека / Жидкостнокольцевые вакуумные насосы и компрессоры И. А. Райзман |
 |
Жидкостнокольцевые вакуумные насосы и компрессоры
(И. А. Райзман)
ПРЕДИСЛОВИЕ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖИДКОСТНОКОЛЬЦЕВЫХ МАШИНАХ
1.1. Принцип работы жидкостнокольцевых машин. Их достоинства и недостатки
1.2. Области применения
1.3. Классификация жидкостнокольцевых машин по конструктивным признакам
1.4. Технико-экономические параметры жидкостнокольцевых машин выпускаемых зарубежными фирмами
1.4.1. Жидкостнокольцевые машины фирмы "Nash"
1.4.2. Жидкостнокольцевые машины фирмы "Siemens"
1.4.3. Жидкостнокольцевые машины фирмы "Sihi"
1.4.4. Жидкостнокольцевые машины, выпускаемые друrими немецкими фирмами
1.4.5. Жидкостнокольцевые машины анrлийских фирм
1.4.6. Жидкостнокольцевые машины друrих зарубежных фирм
1.5. Технико-экономические параметры отечественных жидкостнокольцевых машин. Отраслевой стандарт
ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ЖИДКОСТНОКОЛЬЦЕВЫХ МАШИНАХ
2.1. Особенности движения жидкости в жидкостнокольцевых машинах
2.2. Уравнение расхода
2.3. Уравнения движения жидкости
2.3.1. Уравнения движения жидкости в рабочем колесе
2.3.2. Уравнения движения жидкости в безлопаточном пространстве
2.4. Математическая модель для расчета параметров жидкостного кольца
2.4.1. Принципиальная схема выбранной модели
2.4.2. Расчет давления на цилиндрической поверхности рабочего колеса
2.4.3. Расчет движения жидкости в безлопаточном пространстве
2.4.4. Определение количества жидкости в единичном секторе
2.5. Экспериментальное определение скорости жидкости в безлопаточном пространстве
2.5.1. Описание экспериментальной установки. Методика проведения эксперимента
2.5.2. Методика обработки результатов испытаний
2.5.3. Контрольные измерения скорости жидкости в безлопаточном пространстве
2.5.4. Анализ результатов экпериментов
2 6. Исследование формы жидкостного кольца
2.7. Гидравлические потери в безлопаточном пространстве
2.7.1. Теоретическое определение гидравлических потерь
2.7.2. Экспериментальное определение коэффициэнта потерь в безлопаточном пространстве
ПРОЦЕССЫ В ЖИДКОСТНОКОЛЬЦЕВЫХ МАШИНАХ
3.1. Исследование перетечек газа через торцевые зазоры в жидкостнокольцевых машинах
3.2. Истечение рабочей жидкости из нагнетательноrо окна
3.3. Индицирование газовой полости жидкостнокольцевых машин
3.4. Влияние тепло- и массообмена на рабочий процесс и параметры машин
3.5. Влияние температуры рабочей жидкости на параметры жидкостнокольцевых машин
3.6. Влияние свойств рабочей жидкости на рабочий процесс в жидкостнокольцевой машине
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПОНОВКИ И ОПТИМАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ЖИДКОСТНОКОЛЬЦЕВЫХ МАШИН
4.1. Анализ конструктивных схем жидкостнокольцевых машин
4.1.1. Машины с осевым и радиальным подводом и отводом rаза
4.1.2. Машины простого и двойного действия
4.1.3. Одно- и двухступенчатые машины
4.1.4. Одно- и двухцилиндровые машины
4.2. Выбор окружной скорости рабочего колеса
4.3. Оптимальное соотношение ширины и диаметра
4.4. Конструкция рабочего колеса
4.5. Определение коэффициента расхода
4.6. Определение эксцентриситета
4.7. Определение угла наклона образующей втулки рабочего колеса
4.8. Форма и расположение всасывающих и нагнетательных окон
4.8.1. Всасывающие окна
4.8.2. Нагнетательные окна
4.9. Определение потребляемой мощности
4.10. Определение сил, действующих на рабочее колесо
4.11. Физическое подобие процессов в жидкостнокольцевых машинах
ЖИДКОСТНОКОЛЬЦЕВЫЕ МАШИНЫ С ПРЕДВКЛЮЧЕННЫМИ ВОЗДУШНЫМИ ЭЖЕКТОРАМИ
5.1. Общие сведения о предвключенных эжекторах
5.2. Основные понятия из теории газовых эжекторов
5.3. Особенности работы эжектора при сверхзвуковых перепадах давлений в сопле рабочего газа
5.4. Особенности работы эжектора с конфузорной камерой смешения
5.5. Расчет эжектора с учетом потерь
5.6. Оптимизация параметров предвключенного эжектора
5.7. Характеристика предвключенного эжектора
5.8. Технико-экономические параметры жидкостнокольцевых машин с предвключенными эжекторами зарубежных фирм
ПРЕДИСЛОВИЕ
Жидкостнокольцевые машины (ЖКМ) являются особым классом объемных машин прямого сжатия. Они получили широкое распространение как вакуумные насосы и компрессоры. В технической литературе практически отсутствуют работы по исследованию жидкостнокольцевых машин. Единственная работа, полностью им посвященная, написана В.И.Тетюрюковым и издана в 1959 г. Затем в 1964 г. их исследованию посвящен раздел в коллективном труде, написанный В.А.Румянцевым, и, наконец, в 1992 г. также небольшой раздел в коллективном труде, написанный И.В.Автономовой. По нашему мнению, отсутствие работ по этому классу машин объясняется несколькими причинами.
1. Рабочий процесс в жидкостнокольцевых машинах значительно сложнее по сравнению с другими компрессорными машинами. В них существуют одновременно два рабочих тела в различных агрегатных состояниях и каждое из них подчиняется своим закономерностям. В отличие от центробежных и осевых компрессоров и насосов движение жидкости в жидкостнокольцевых машинах существенно нестационарно, так как в течение одного цикла работы жидкость совершает возвратно-поступательное движение относительно рабочих лопаток рабочего колеса. Часть жидкости, заполняющая рабочее колесо, находится под силовым воздействием лопаток, тогда как другая, вышедшая из него, движется свободно. Между этими частями происходит постоянный обмен жидкостью. По границе раздела между рабочими телами происходят интенсивные процессы тепло- и массо-обмена. Часть жидкости непрерывно заменяется для отвода тепла.
Попытки различных авторов использовать для исследования ЖКМ имеющийся опыт по другим классам насосов и компрессоров без соответствующего его критического анализа, как правило, заканчивались неудачей. До сих пор отсутствуют методы расчета характеристик ЖКМ, т.е. определения их производительности и мощности в зависимости от степени повышения давления, причем, если имеются методики по определению производительности в расчетной точке, то потребная мощность определяется заданием КПД по аналогии.
2. Исследование ЖКМ требует универсальной теоретической подготовки из-за сложности происходящих в них процессов. Рабочие модели этих процессов должны быть существенно иными по сравнению с другими типами компрессоров и насосов. Отсутствие теоретических исследований рабочего процесса в жидкостнокольцевых машинах приводит к необходимости экспериментальных исследований влияния тех или иных факторов на рабочий процесс и характеристики ЖКМ. Все эти исследования носят частный характер.
Нами сделана попытка создания гидродинамической теории движения жидкости в жидкостнокольцевой машине, что дает возможность производить расчеты параметров машины при любых соотношениях давлений на входе и выходе машины и определять давление в любой точке жидкости, форму поверхности раздела между жидкостью и газом, а также силы, действующие на отдельные элементы конструкции. Предложен механизм ухода жидкости из машины, что позволило определить влияние количества подводимой жидкости на рабочий процесс в машине и ее параметры. Для теоретического исследования влияния на них температуры рабочей жидкости, а также термодинамических свойств рабочей жидкости и откачиваемых газов использованы законы термодинамики переменной массы. Нами проведен большой объем экспериментальных исследований рабочего процесса жидкостнокольцевых машин и влияния на него различных конструктивных параметров с целью получения их оптимальных соотношений, разработаны необходимые для проведения прочностных расчетов методы определения сил, действующих на конструктивные элементы машины. С целью снижения давления, создаваемого жидкостноколь-цевыми вакуумными насосами, перед ними устанавливаются предвключенные воздушные эжекторы, которые впервые стали применяться фирмой "Siemens". Нами предложено новое понятие оптимального предвключенного эжектора, отличающееся от общепринятых понятий оптимальности этих аппаратов.
Проведенная оптимизация позволила увеличить производительность предвключенных эжекторов в 1,5-2 раза по сравнению с имеющимися и расширить диапазон работы жидкостнокольцевых вакуумных насосов до 1 мм рт.ст. Автором рассчитаны все водокольцевые машины, выпускаемые Сумским машиностроительным научно-производственным объединением им. М.В.Фрунзе. Под его руководством созданы отраслевые стандарты на эти машины. В данной работе в основном излагаются результаты исследований, проведенных автором, и результаты, полученные им самим и совместно с учениками Э.Б.Мацем, А.И.Лукьяновой, В.И.Галичем и А.И.Рудаковым, а также с сотрудниками Л.Г.Рейцманом, А.С.Данилиным, В.А.Пироговым. Разделы 2.5.4 и 2.5.6 написаны совместно с Э.Б.Мацем, разделы 5.6 и 5.7 - совместно с А.И.Райзманом. В подготовке рукописи к изданию принимали участие Е.С.Воробьев и М.З.Толстая. Всем им автор выражает свою признательность.