Исследование работы вакуумного паромасляного эжектора
Представлены результаты экспериментальных исследований рабочих параметров вакуумного паромасляного эжектора, выполненного на базе выходной ступени насоса Н-250. Разработана методика определения параметров рабочего пара, средств форвакуумной откачки и давлений выхода из эжектора по заданным значениям...
Збережено в:
| Дата: | 2002 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2002
|
| Назва видання: | Вопросы атомной науки и техники |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/79504 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование работы вакуумного паромасляного эжектора / С.В. Шмагин, К.Б. Панфилович, А.В. Тимофеев // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 1. — С. 64-66. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-79504 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-795042015-04-03T03:02:52Z Исследование работы вакуумного паромасляного эжектора Шмагин, С.В. Панфилович, К.Б. Тимофеев, А.В. Чистые материалы и вакуумные технологии Представлены результаты экспериментальных исследований рабочих параметров вакуумного паромасляного эжектора, выполненного на базе выходной ступени насоса Н-250. Разработана методика определения параметров рабочего пара, средств форвакуумной откачки и давлений выхода из эжектора по заданным значениям давления и потока технологического процесса. Расчетные зависимости могут быть использованы для оптимизации работы выходной ступени, а также всего высоковакуумного насоса в целом. Представлено результати експериментальних досліджень робочих параметрів вакуумного паромасляного ежектора, виготовленого на базі виходної ступені насосу Н-250. Розроблена методика визначення параметрів робочої пари, засобів форвакуумної відкачки і тисків виходу із ежектора за заданими значеннями тиску та потоку технологічного процесу. Розрахункові залежності можуть бути використані для оптимізації роботи виходної ступені, а також всього високовакуумного насосу в цілому. This work presents the results of the experimental research of working parameters of vacuum ejector, made on the base of an output stage of the pump H-250. The technique of determination of parameters of working vapour, means of evacuation, pressure of an output from ejector have been developed on base of values of pressure and flow of the technological process. The computational relation can be used for optimization of work of an output stage and also all high-vacuum pump as a whole. 2002 Article Исследование работы вакуумного паромасляного эжектора / С.В. Шмагин, К.Б. Панфилович, А.В. Тимофеев // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 1. — С. 64-66. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/79504 621.629.2 ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Чистые материалы и вакуумные технологии Чистые материалы и вакуумные технологии |
| spellingShingle |
Чистые материалы и вакуумные технологии Чистые материалы и вакуумные технологии Шмагин, С.В. Панфилович, К.Б. Тимофеев, А.В. Исследование работы вакуумного паромасляного эжектора Вопросы атомной науки и техники |
| description |
Представлены результаты экспериментальных исследований рабочих параметров вакуумного паромасляного эжектора, выполненного на базе выходной ступени насоса Н-250. Разработана методика определения параметров рабочего пара, средств форвакуумной откачки и давлений выхода из эжектора по заданным значениям давления и потока технологического процесса. Расчетные зависимости могут быть использованы для оптимизации работы выходной ступени, а также всего высоковакуумного насоса в целом. |
| format |
Article |
| author |
Шмагин, С.В. Панфилович, К.Б. Тимофеев, А.В. |
| author_facet |
Шмагин, С.В. Панфилович, К.Б. Тимофеев, А.В. |
| author_sort |
Шмагин, С.В. |
| title |
Исследование работы вакуумного паромасляного эжектора |
| title_short |
Исследование работы вакуумного паромасляного эжектора |
| title_full |
Исследование работы вакуумного паромасляного эжектора |
| title_fullStr |
Исследование работы вакуумного паромасляного эжектора |
| title_full_unstemmed |
Исследование работы вакуумного паромасляного эжектора |
| title_sort |
исследование работы вакуумного паромасляного эжектора |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| publishDate |
2002 |
| topic_facet |
Чистые материалы и вакуумные технологии |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/79504 |
| citation_txt |
Исследование работы вакуумного паромасляного эжектора / С.В. Шмагин, К.Б. Панфилович, А.В. Тимофеев // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 1. — С. 64-66. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Вопросы атомной науки и техники |
| work_keys_str_mv |
AT šmaginsv issledovanierabotyvakuumnogoparomaslânogoéžektora AT panfilovičkb issledovanierabotyvakuumnogoparomaslânogoéžektora AT timofeevav issledovanierabotyvakuumnogoparomaslânogoéžektora |
| first_indexed |
2025-07-06T03:31:58Z |
| last_indexed |
2025-07-06T03:31:58Z |
| _version_ |
1836866831006040064 |
| fulltext |
УДК 621.629.2
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ВАКУУМНОГО ПАРОМАСЛЯНОГО
ЭЖЕКТОРА
С. В. Шмагин, К.Б. Панфилович, А.В. Тимофеев
КГТУ, г. Казань
Представлено результати експериментальних досліджень робочих параметрів вакуумного паромасляного
ежектора, виготовленого на базі виходної ступені насосу Н-250. Розроблена методика визначення
параметрів робочої пари, засобів форвакуумної відкачки і тисків виходу із ежектора за заданими значеннями
тиску та потоку технологічного процесу. Розрахункові залежності можуть бути використані для оптимізації
роботи виходної ступені, а також всього високовакуумного насосу в цілому.
Представлены результаты экспериментальных исследований рабочих параметров вакуумного паромасля-
ного эжектора, выполненного на базе выходной ступени насоса Н-250. Разработана методика определения
параметров рабочего пара, средств форвакуумной откачки и давлений выхода из эжектора по заданным зна-
чениям давления и потока технологического процесса. Расчетные зависимости могут быть использованы
для оптимизации работы выходной ступени, а также всего высоковакуумного насоса в целом.
This work presents the results of the experimental research of working parameters of vacuum ejector, made on
the base of an output stage of the pump H-250. The technique of determination of parameters of working vapour,
means of evacuation, pressure of an output from ejector have been developed on base of values of pressure and flow
of the technological process. The computational relation can be used for optimization of work of an output stage and
also all high-vacuum pump as a whole.
Диффузионные паромасляные насосы, распро-
страненные средства получения высокого вакуума
широко используются в различных отраслях про-
мышленности. В работах [1-6] рассматриваются ва-
рианты расчетов диффузионного насоса. Недоста-
точно освещен расчет выходной эжекторной ступе-
ни. Каждая новая разработанная конструкция обыч-
но требует доводки при испытаниях. На серийных
насосах различной производительности устанавли-
ваются сверхзвуковые и дозвуковые рабочие сопла,
конические, а также цилиндрические камеры сме-
шения. В данной работе проведено исследование ра-
боты эжекторной ступени при различных давлениях
рабочего пара и быстротах откачки форвакуумной
ступени.
Экспериментальная установка создана на базе
выпускаемого промышленностью серийного диффу-
зионного вакуумного насоса Н-250/2500 (рис.1).
Форвакуумная откачка проводилась механическими
насосами марки 2НВР-5ДМ с быстротой действия
5 л/c.
В качестве рабочего тела использовалось ваку-
умное масло ВМ-5. Температура пара рабочей жид-
кости, меняющаяся с изменением мощности элек-
тронагревателя, измерялась двумя термопарами
ТХА. Давление рабочего пара в кипятильнике опре-
делялось путем пересчета известных температур
пара по зависимостям [2].
В результате эксперимента получены оптималь-
ные зависимости Рвх (давлений на входе в эжектор)
и Q (потоков откачиваемого газа) от Рраб (давлений
рабочего пара на входе в сопло), а также Рвх и Q от
Sф (быстроты действия форвакуумного насоса).
Опыты проводились при мощностях и соответству-
ющих им давлениях (таблица), для трех быстрот
форвакуумной откачки (рис. 5, кривые 4, 5 и 6). Все
опыты проводились с одним и тем же соплом Лава-
ля (Dкр=30 мм), камерой смешения служил выход-
ной патрубок корпуса диффузионного насоса.
Рис.1. Схема установки: 1 - насос эжекторный;
2- камера на входе в насос; 3 - камера на выходе из
насоса; 4 - механический насос; 5 - вакуумметр; 6 -
бюретка; 7 - натекатель; 8 - ловушка; 9 – вентиль
(а). Насос эжекторный: 1 - корпус; 2 - кипятильник;
3 - сопло; 4 - камера смешения; 5 – термопара; 6 -
электроплитка; 7 - трубки водоохлаждения (б)
Методика проведения эксперимента была следу-
ющей: на входе в эжектор при заданной мощности
электронагревателя и быстроте форвакуумного на-
соса устанавливалось остаточное давление, далее с
помощью натекателя напускался газ в откачиваемый
64ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2002. №1.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (12), с.64-66.
объем. При наступлении стационарного режима
(давление в камере длительное время остается неиз-
менным) производились замеры потоков откачивае-
мого газа и давления газа на выходе из эжектора при
упомянутых фиксированных значениях давления
газа на входе в насос. Всего проведено 300 измере-
ний. Далее в результате экспериментов определены
зависимости Q от Рвх и Q от Рраб. На основе получен-
ных данных построены обобщенные зависимости
приведенных значений потоков откачиваемого газа
от приведенных значений давления рабочего газа
(рис.2) (Q/Qmax от Рраб/Pmax, где Qmax - максимальная
величина потока на зависимости Q от Рраб при задан-
ной Sф; Pmax - величина рабочего давления при Qmax).
Зависимости Qmax от Рвх при трех различных быстро-
тах действия форвакуумного насоса показаны на
рис.3, а зависимости Рраб от Рвх - на рис.4. Наиболее
эффективная область работы эжектора совпадает с
точками максимумов на зависимостях Q от Рраб. По
установленным зависимостям возможно прогнози-
рование величин Рраб, Рвых и Sф при заданных значе-
ниях давления и потока технологического процесса.
Мощность
нагревателя,
кВт
Температура
пара,
К
Рабочее
давление
пара,
Па
1. 0,9 481 82
2. 1,1 484 98
3. 1,3 486 113
4. 1,5 488 127
5. 1,7 490 140
Рис. 2. Зависимости приведенных потоков от при-
веденных давлений рабочего пара при максимальных
быстротах действия форвакуумной откачки:
1 - 3,5 л/с; 2 – 5 л/с; 3 – 9 л/с
На ниспадающих участках кривых (см. рис.2),
работа эжекторной ступени является крайне нежела-
тельной, так как в данном диапазоне работы кривые
быстроты действия эжектора S имеют также ниспа-
дающий вид (правая ветвь кривой s на рис.5), и, как
следствие, слабый рост Q при росте Рвх (кривые по-
токов в зависимости от входных давлений лежат
правее точек перегибов (см. рис. 5 кривые 1, 2 и 3)).
На возрастающих участках кривых (см. рис.2) рабо-
та эжектора также нежелательна, по мере удаления
точки работы от точки максимума эффективность
сильно падает. Работа эжектора в данной области
характеризуется избыточными величинами Рраб или
Sф. При значениях Рраб/Pmax ниже 0,7 “запас прочно-
сти” по указанным параметрам становится совер-
шенно не оправданным.
Рис. 3. Зависимости Qmax от Рвх при максимальных
быстротах действия форвакуумной откачки:
1 - 3,5 л/с-; 2 – 5 л/с;3 – 9 л/с
Рис.4. Зависимости Рраб. (соответствующих Qmax)
от Рвх
Результаты работы показывают, что улучшение
характеристик эжекторной ступени по величине
максимального откачиваемого потока и максималь-
ному выпускному давлению, а как следствие, и
всего насоса, возможно в случае изменения величи-
ны давления рабочего пара на входе в сопло и бы-
строты откачки форвакуумного насоса. Эффектив-
ность влияния увеличения указанных параметров на
рост величины откачиваемого потока можно уви-
деть на рис. 5. Точки пересечения кривых Q от Рвых
(кривые 4, 5 и 6) с линиями выходных давлений
эжектора (а, б, в, г и д; точки i1, j1 и k1) определяют
точки перегибов на зависимостях Q от Рвх: кривые 1,
2 и 3 (пример для линии д: точки i, j и k). Точки пе-
региба кривых 1, 2 и 3 являются точками конца ин-
65
тервала наиболее благоприятной работы ступени,
когда при малом увеличении входных давлений
происходит заметный рост потоков откачиваемого
газа. На зависимостях быстроты действия эжектора
и степени повышения давления от входных давле-
ний эти точки соответствуют точкам максимальных
величин быстрот действия и степеней повышения
давления. Из рис. 5 видно, что наиболее эффектив-
ным является одновременное повышение величин
Рраб. и Sф, на увеличение наибольшего выпускного
давления сильнее влияет рост Рраб (при постоянной
Sф, рост Q незначителен), в то время как на увеличе-
ние Q более сильное влияние оказывает рост Sф, при
этом соответственно невелико увеличение выходно-
го давления.
Рис. 5. Характеристики эжекторной и форвакуум-
ной ступеней при совместной работе:
1,2 и 3 - характеристики потоков эжектора при
быстротах форвакуумной откачки, соответ-
ствующих кривым 4,5 и 6 (максимальные бы-
строты действия 3,5; 5 и 9 л/с); а, б, в, г и д – ли-
нии выходных давлений эжектора при Рраб. соот-
ветственно 82, 98, 113, 127 и 140 Па; s - зависи-
мость S от Рвх (масштаб произвольный), соот-
ветствующая кривой 1
Увеличение давлений Рраб. в паропроводе диф-
фузионного насоса приводит к улучшению характе-
ристик работы всех ступеней насоса. Если для эжек-
торной ступени рост Рраб. заметно влияет на характе-
ристики только при высоких давлениях откачивае-
мого газа (особенно близких к давлениям срыва), то
для зонтичных ступеней рост Рраб. заметно сказыва-
ется на улучшении характеристик во всем диапазоне
работы. Так в работе при повышении Рраб. c 42 до
162 Па, выходное давление первой ступени возрас-
тает при низких входных давлениях более чем на
порядок, а при высоких впускных давлениях в 4-5
раз (замеры для разных величин рабочего пара про-
водились соответственно при равных величинах
впускных давлений и потоков откачиваемого газа).
Анализ имеющихся в литературе и наших результа-
тов позволяет заключить, что наиболее чувствитель-
ной ступенью к изменению диапазона работы в диф-
фузионном насосе является эжектор. Срыв работы
диффузионного насоса (второй зонтичной ступени)
с ростом напуска газа происходит благодаря тому,
что эжектор не справляется с потоком откачиваемо-
го газа. Аналогичный вывод сделан в работе [7] при
исследовании потоков тепла при конденсации паров
рабочей жидкости на стенке корпуса диффузионно-
го насоса.
Ограничением работы серийных диффузионных
насосов по выходным давлениям и максимальным
потокам откачиваемого газа также является процесс
окисления рабочей жидкости (масла ВМ-1 и ВМ-5),
происходящий при давлениях, близких к давлениям
срыва. Применение силиконовых и синтетических
вакуумных масел (ПФМС-2, Алкарен-24 и др.), а
также увеличение давлений рабочих паров и бы-
строт форвакуумной откачки позволят смещать ра-
бочие характеристики диффузионного насоса в сто-
рону характеристик бустерного насоса и вплотную
приблизиться к ним.
Литература
1. А.Б. Цейтлин. Пароструйные вакуумные на-
сосы. М. -Л.: «Энергия», 1965, 400 с.
2. Е.С. Фролов, В.Е. Минайчев и др. Вакуумная
техника: Справочник / Под. ред. Е.С. Фроло-
ва. М.: «Машиностроение», 1985, 360 с.
3. Ф. Д Путиловский, Н. М. Гумеров и др. К
расчету диффузионных насосов //Физика и
техника вакуума. Казань, 1974, с. 314-319.
4. И.М. Лифшиц, Л.Н. Розенцвейг. К теории па-
роструйных вакуумных насосов //ЖТФ. 1952,
т. 22, вып. 8, с. 1372-1375.
5. В.И. Скобелкин, Н.И. Юшенкова. Теория па-
роструйного вакуумного насоса //ЖТФ, 1954,
т. 24, вып. 10, с. 1879-1891.
6. А.К. Ребров. Состояние теории и возможные
пути развития струйной вакуумной техники
// Газодинамика процессов струйной вакуум-
ной откачки. Новосибирск: ИТФ СО АН
СССР, 1985, с. 7.
7. В.А. Жаворонков, Ф.Д. Путиловский и др.
Экспериментальное исследование теплооб-
мена при кипении и конденсации в диффу-
зионном вакуумном насосе // Кипение и кон-
денсация. Рига: Риж. политехн. ин-т, 1983, с.
133-139.
66
|