1、单级水环真空泵带大气喷射器设计计算来源:真空技术网()淄博真空设备厂有限公司 作者:燕文奇目前我国水环真空泵的生产主要以极限压力为 33 hPa 的单级泵为主，该类真空泵使用的最低吸入压力一般为 80 hPa 左右。因为受水的饱和蒸气压的影响，当入口压力低于 80 hPa 时泵的抽气能力与常用的吸入压力 400 hPa 左右相比大大降低。因此在真空系统要求入口压力 80 hPa 以下时，可采取配大气喷射器的方法。对于极限压力为 33 hPa （有的单级水环真空泵极限压力为 160 hPa）的单级水环真空泵配一级大气喷射器时极限压力可达 15 hPa 以下， 而在入口压力为 50hPa 时有较大
2、的吸气量。由于文献1已对极限压力为 160 hPa 的单级水环真空泵带大气喷射器的设计进行了详细的论述，因此本文仅对极限压力为 33 hPa 的单级水环真空泵配一级大气喷射器的设计和使用作简要的介绍，供参考。1、设计点即大气喷射器入口压力 ps 的选择众所周知，国内外水环真空泵的标准及生产商的技术资料均规定泵的各项技术性能指标是以进水温度为 15为依据而得出的，样本上的极限压力33hPa 也是在该水温下试验得出的。而在实际使用中一般温度在 2030之间，有时达 35。当进水温度接近 30时，单级水环真空泵的极限压力仅达到 5060 hPa。而许多真空系统如发电厂抽气系统，精细化工及制药行业的一
3、些真空系统均要求在 4060 hPa 时能有一定的抽气能力。因此设计工况点可确定为入口压力为 50 hPa 点。9、结束语极限压力为 33 hPa 的单级水环真空泵带一级大气喷射器可在入口压力 4070 hPa 之间得到较大的抽气量，但如何获得最佳的效果，需要经过试验验证，特别是关键几何尺寸喷咀喉径、扩压器喉径及其组合最为关键，即最优的喷咀喉径、扩压器喉径及其面积比可使工况点得到理想的气量，当然前提是水环真空泵在工况点的气量要达到设计要求。参考文献1 佛山水泵厂等. 水环大气喷射真空泵研究试验报告J.真空，1971，（2 ）（3）.2 燕洪顺.两级水环真空泵一级大气喷射泵空气流动理论分析与设计
4、计算J.真空，1988，（2 ）.【作者】 燕文奇；胡玉玲；孙猛；徐法俭；【Author】 YAN Wen-qi,HU Yu-ling,SUN Meng,XU Fa-jian(Zibo Vacuum Equipment Plant CO.,LTD,Zibo 255200,China)【机构】 淄博真空设备厂有限公司；【摘要】 本文介绍了极限压力为 33hPa 的单级水环真空泵带一级大气喷射器的设计工况点及压缩比的选取,引射系数的确定及作为主要几何参数的喷咀和扩压器的喉径的计算,并对水温的影响及旁道管路进行了介绍。影响水环真空泵效率的诸多因素分析水环真空泵, 影响本帖最后由 j2525223 于
5、 2013-5-16 15:18 编辑* K/ k$ j; E- L1 T2 T2 v) v2 K. G“ u3 + E“ % k5 G以下是我写的关于水环泵效率的一篇文章，大家看看给提点意见啊！可不许转载啊，转载请与我联系！( 8 l$ a* A9 O* Z/ g( F/ ) F* L J: p; s1 U5 R- a) m, E摘要水环真空泵正向大型化、成套性、在较高真空下有较大抽气量的方向发展。水环真空泵性能的一个重要指标就是水环真空泵的效率。本文从结构设计和运行工况两方面分析影响水环真空泵的效率的因素和原因，并探讨提高水环真空泵效率的方法。% s0 o/ l, B7 f8 m8 # W
6、( v3 o( R关键词 水环真空泵 效率 结构设计 运行工况9 S9 G* / P/ T3 3 f水环真空泵以其具有结构简单、使用维修方便、泵腔无金属摩擦、工作平稳等特点，在各行业得到了广泛应用。特别是其能够抽吸大量水蒸气和易燃易爆气体，适应性强更加扩展了其应用范围。随着各行业技术发展和生产规模扩大，水环真空泵正向大型化、成套性、在较高真空下有较大抽气量的方向发展1。水环真空泵性能的一个重要指标就是水环真空泵的效率，即水环真空泵的有效功率与轴功率之比。目前水环真空泵的效率低，一般在 30%50%左右，最好的只有 55%左右。这严重制约了生产发展的要求。分析表明提高水环真空泵工作效率的途径是改
7、善其水力设计、结构设计和优化运行工况。针对此情况本文试图以结构设计和运行工况两方面分析影响水环真空泵效率的因素和原因，探讨提高水环真空泵效率的方法。1 结构设计 2 c“ N/ U# S4 q1.1 平面式和锥体式目前水环真空泵有两种结构：平面式和锥体式。平面式：进气口和排气口设计在平面端上；锥体式：进气口和排气口设计在锥体柱面上。锥体式水环真空泵进排气口截面积远比平面泵大，因而流道阻力小，单台泵的处理能力要比同类规格的平面泵大，功率消耗更低；锥体式水环真空泵进气截面积大，因而允许进口气中夹带更多的液体，对生产的适应性更强。并可以在水环真空泵进口处安装喷嘴，使进气口中可凝气体预先冷凝下来，减少
8、了进入水环真空泵的气体体积流量，因而可选用较小的泵降低投资，或者降低泵的转速以节省能耗。据认证，锥体式水环真空泵比同型平面式水环真空泵节能 18%以上，从而提高了效率；水环真空泵在运行中都会发生磨损从而导致抽气量的下降。实践证明，平面泵抽气量年降低率在 2.5%左右；锥体式水环真空泵由于其结构优势，抽气量年降低率在 1%左右2。因此锥体式水（液）环真空泵具有更高的工作效率。1.2 作用方式: c0 I8 R/ r水环真空泵作用方式上可分为单作用和双作用,单作用泵体结构大多为圆型而双作用泵体结构为椭圆型，平面型泵的主要缺点是效率很低，一般在 25%30%左右，故耗电量大，2BE1 系列水环真空泵
9、采用椭圆型泵体，泵的性能显著提高，效率可达 37%45%3。新型的双吸水环真空泵效率成倍提高，当在功率仅仅增大 15%-25%时，效率就能达到 60%以上。其中比功率达到 80kw/m3 的先进水平，成为高效率的节能产品。同时双作用比单作用具有抽气量大，径向力自动平衡等优点也能更适应节能的要求。椭圆形与平面型相比，可明显减少水力损失4。1.3 叶轮结构水环真空泵在运行过程中，叶轮起着至关重要的作用。电机将能量传给叶轮，而叶轮把能传给介质，以使在运转过程中形成水环。叶轮的结构形式是由水力设计确定的。叶轮如果设计不好，则将严重影响泵的工作效率和使用寿命，从而造成资源浪费。因此可以从以下几个方面考虑
10、) S“ m$ r+ |% W4 D- P y叶片的弯曲方式。4 o1 4 % N; P; O7 s. R6 r2 u$ l ; V% H6 q图 1：不同的 2 对应有不同的 c2 值8 G5 D8 v$ 3 W6 I7 X$ _) x, NFig1. Different value of $ Y, P) W8 w* G9 p2 t2 pcorresponding to different value of c28 9 U f$ N水环真空泵设计调压孔的作用是消除泵在运转过程中所产生的过压缩或压缩不足的现象，而这两种现象都会过多消耗功率。分析两者产生的原因可知，为了使泵的压缩比根据需要而改变
11、，也就是使排气口角度适当的变化，于是就在排气口下面设计了橡皮球阀结构，以便当达到排气压力时，在排气口前球阀自动开启而将气体排除，这样就消除了过压缩现象。在设计时可用最低压强来确定压缩比，以此来顶排气口位置，这样也就避免了压缩不足的现象。从而避免过多功率的消耗。, _7 X2 t0 Q# l* % T8 I对工作介质被密封液体来说，作串联式机械密封使用。因此成功实现了泵运行和停泵时均无被密封气体和被密封液体外漏,也无空气内漏。进而提高了机器的容积效率,降低了能耗。双向可逆式平衡型密封的设计降低了 pv（压强与体积之积）值,减少了热量的产生和摩擦损失,提高了机器的容积效率7。0 O1 w* |)
12、?+ x# U0 x2 运行工艺+ j* a+ ! A/ R% o: B3 B2.1 智能化的选择* E: l7 y$ b- |9 Z( X5 l水环真空泵应用广泛,但很多用户对其特性了解不多,在选型时,很少考虑如何节能降耗,因此采用智能化控制的方式,使真空泵在吸入真空度变化而质量流量恒定、吸入真空度恒定而质量流量变化等不同工况下运转时达到节能、节水、提高效率的目的8。2.2 水的温度和清洁度水环真空泵的性能受介质和工作条件影响很大，水环真空泵适用于抽吸或输送温度在-10 40 、工作水温为 0 35 范围内工作9。如果介质水中带有杂质的话，会引起过早的磨损或因为结垢而使泵轴断裂10，11，因
13、为只能用清水或轻度浑浊的水作为辅助液体12。温度过高可能引起汽蚀现象；温度过低会影响真空度，都对泵的效率产生影响。2.3 合理的补水量 8 p+ # $ i4 h v; g作用在转子叶轮上的能量被液体接受并传给压缩的气体，这样就造成了水环的温度升高。水环的部分水和气体一起压缩排除泵外。在压缩过程中产生的大部分热量被带走。因而需要不断的补充水，较合理的补充水量可以起到提高泵的容积效率降低消耗功率的目的。过小的补充水量会使泵的密封效果变差，过大的补充水量不但会使泵的轴功率显著增加，而且反而会使容积效率降低，这主要是水环厚度增加，导致月牙形吸气空腔减小。一般地，供水量应随吸入压力的减小而增加。2.4
14、 叶轮的汽蚀叶轮进口处或液体高速流动的地方一般容易发生汽蚀，腐蚀部位常发生在气体分布器和叶轮出口处。汽蚀的发生会加速了水环真空泵的磨损和叶片磨损,会使填料等密封失效，并伴随抽气量的下降等影响了设备安全和降低效率。因此在设计过程中也必须考虑材料的选择问题。针对不同的行业，有不同材质的选择，这需根据厂家面对客户的不同而具体问题具体分析。, M% h L, b! ! g4 t3 结论结合以上的分析可知，提高水环真空泵的效率应该从结构设计、运行工况两个方面分析考虑，只有从这个角度出发才能设计出高效率、高性能、高节能的水环真空泵，从而为我国泵业做一份贡献。参考文献“ F3 G+ j, _# Z5 W1黄
15、毅.对水环真空泵发展趋势及设计开发的几点看法J，真空，2004，（04）2 李杜.平面式与锥体式水环真空泵的比较J，纸和造纸，2005，（S1）3 余宗萍，姚民生，燕洪顺.椭圆形泵体水环真空泵J，机械设计，1997，（11）% _ U% |# A# d4 燕洪顺.水环真空泵消耗功率的确定及对节能设计的初步探讨J，真空，1988# x8 : w8 2 I/ Z4 . 8 ) t5 杨乃恒.真空获得设备M，北京：冶金工业出版社，2001，156 林玉祥.水环真空泵优化设计及节能探讨D，合肥工业大学，9 k. N“ |: u8 d1 W2 V# P1997，487 彭莉，周青.可逆式双密封在水环真空
16、泵上的应用J，润滑与密封，2006，（3）8 吴泰忠.水环真空泵的智能化节能控制J，机电工程技术，2006，（05）9 GB/T 13929-92 水环真空泵和水环压缩机试验方法10 卢风军，于秀芬，李桂芹.水环真空泵断轴原因分析J，可靠性与故障分析，2005，（03）1 A) r) U1 m; o7 H( z1 P0 U0 G9 f: h. _- v, u“ a7 . l11 李凤.水环真空泵的故障分析J，水泵技术，1998，（03)12 赫尔姆特舒尔茨联邦德国.泵原理、计算与结构M，北京：机械工业出版社，1991，199+ r; J6 T0 X5 q! B0 q+ i) x“ N6 d! n8 9 q i# r& 本帖最后由 wrvp 于 2008-10-31 11:12 编辑 6 A- |$ g9 C1 |! i. 6 ?0 G/ O( j-
