1.6. Устройство пароэжекторной установки

Как уже отмечалось, степень сжатия одноступенчатого эжектора обычно не применяют больше 10, т.е. одноступенчатым насосом можно получить вакуум ~76 мм рт.ст. Для достижения более глубокого вакуума применяют многоступенчатые пароэжекторные установки, состоящие из последовательно соединенных ступеней. При такой схеме каждая последующая ступень должна удалять не только газ, откачиваемый первой ступенью, но и рабочий пар предшествующей ступени. Во избежании этого, т.е. для оптимизации энергозатрат, между каждыми двумя ступенями устанавливают конденсатор. На рис.8 показана схема многоступенчатого пароэжекторного насоса. Рассмотрим схему шестиступенчатого пароэжекторного насоса (рис. 9).

Сопоставление общей степени сжатия с давлением насыщенного пара воды показывает, что конденсатор для снижения расхода откачиваемой смеси через пароэжекторную ступень можно установить только после четвертой ступени (где Р_вых>P_s воды при 20С).

Таким образом, пароэжекторная установка в свой состав включает пароэжекторный вакуумный насос, конденсаторы смешивающего или поверхностного типов, систему водоподготовки, источник пара (парогенерирующую установку), выхлопную систему, при необходимости, систему защиты окружающей среды от воздействия выхлопных газов.

1.7. Основы расчета пароводяного эжекторного насоса (эмпирическая методика расчета)

Исходные данные для расчета: массовая производительность при заданном впускном давлении (рабочая точка); параметры эжектируемого газа в рабочей точке (состав, давление, температура); параметры рабочего пара (давление, температура); наибольшее выпускное давление, основные термодинамические характеристики рабочей и эжектируемой среды.

Требуется определить число ступеней насоса и размеры эжекторов, обеспечивающие данные характеристики, а также выбрать конденсаторы.

Расчетная схема эжектора приведена на рис. 2. Допустим, что выходное сечение 1-1 сопла совмещено с входным сечением камеры смешения (2-2) и статические давления пара и газа в сечении 2-2 равны.

Расчет проводится в следующем порядке.

1. Определим степень сжатия откачиваемого газа (парогазовой смеси) в насосе

, (8)

где Р_вып – наибольшее выпускное давление (выхлоп в атмосферу), Р_вп – заданное впускное давление (меньшее, чем требуемое в откачиваемом объеме).

2. Построим структурную схему насоса, для чего определим число эжекторных ступеней (при условии равномерного распределения общей степени сжатия по ступеням).

, (9)

где _i – степень сжатия в каждой ступени. Оптимальное _i = 6...10, причем _i – повышается от первых ступеней. Обычно пароэжекторные вакуумные насосы бывают 4; 5 и 6 ступеней.

3. По диаграмме 1/ = f(,) определим коэффициент эжекции ступени (), предварительно выбирая степень расширения рабочего пара в сопле (), исходя из выпускного давления предыдущей ступени. Диаграмма применима для воздуха и для паровоздушной смеси любого состава.

4. определим массовый расход пара через сопло ступени – расход рабочей среды

(10)

Где G_г – расход эжектируемой парогазовой смеси через ступень, т.е. накопленный суммарный расход при работе предыдущих ступеней.

По массовому расходу пара, требуемому для обеспечения работы данной ступени, определяются геометрические размеры эжектора, а также энергетические возможности по обеспечению насоса паром, количество и тип конденсаторов, устанавливаемых для снижения G_г , т.е. для уменьшения накопленного расхода.

Литература

1. Успенский В.А., Кузнецов Ю.М. Струйные вакуумные насосы.- М.: Машиностроение, 1973

2. Вакуумная техника: Справочник /Е.С.Фролов и др. : Под общ. ред. Е.С.Фролова, В.Е.Минайчева.- М.: Машиностроение 1992

3. Пауэр Б.Д. Высоковакуумные откачные устройства, пер с англ. М.: Энергия, 1969

4. Бродянский В.М. и др. Эксергетический метод и его приложения. М.: Энергоиздат, 1988

8