基于热力学理论液环压缩系统设计方法及工程应用

发布时间：2021-12-02 11:24

　　文章分析了液环真空泵和液环压缩机工作原理和过程,第一次提出真空泵和压缩机不同的设计理念。分析了液环泵几何设计方法,提出以能量传输和转化为设计基础,采用能量转化计算方法设计液环压缩机,以工艺需用的气体变化为准则,转化成为压缩机差压、压缩比等设计输入,建立能量转化基础的数学模型。通过液环动能向压力势能转化确定压缩机必需的动能相适应的结构,提供压缩机结构的基础参数。通过理论计算,给出了压缩机可实现最高压力趋势线。这种设计方法应用,液环压缩机可以实现不同的排口压力,并且可以实现真空-压力的综合、复合利用。结合工程实践提出了压缩机个性化,实现安全、节能的建议。文章建议采用系统方法考核液环压缩的指标,促进工程实用、压缩机技术发展。 

【文章来源】：真空. 2020,57(05)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

水环泵设计模型

两个公式的意义在于，要实现压缩比和气体势能的提升，必须通过适当的能量转换，这个能量来源于液环动能。图2为压缩机通过公式计算得出的最高压力趋势线，该曲线与实验验证结果和实用结果基本一致。需要说明的是，上述公式没有考虑叶片数量、形状的影响系数λ。但是现代设计工具和条件下，影响系数λ取值一般为0.97～1.02，所以在工程选型计算过程中可以不考虑，即取值为1即可。可以作为理论计算的依据。

但是为了保证水环压缩机安全运转，需要一定的叶轮端面间隙，间隙比（端面间隙与叶轮有效长度比值）必然很大，造成气体回流比例必然很大，并且随着压缩比、压力差的增大而回流增加，最终在高压力下效率降低，所以在工程中不实用。另一种结构如图3，采用可变的粗轮毂结构，可以加长叶轮，这样在间隙不变的情况下，减少了回流通导。在满足热力学参数的基础上，几何结构可以实现。当然该结构容积利用率相对低。但是经过轮毂内部结构优化，可以实现轻量化和高效。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]水环真空泵的欧拉方程推导及大型水环真空泵节能分析[J]. 陈维茂,孙海波,燕洪顺.  真空. 2017(03)
[4]粗真空、中真空获得设备的最新进展与应用[J]. 姜燮昌.  真空. 2017(03)
[5]水环真空泵能效评价方法研究[J]. 徐法俭,雷春栋,刘宝新,孙猛.  真空科学与技术学报. 2011(04)
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硕士论文
[1]液环压缩机吸入压缩性能分析及实验研究[D]. 王学谦.华南理工大学 2019



本文编号：3528336