油封式旋片機(jī)械泵的抽氣過(guò)程與功率變化

2009-04-29 楊乃恒東北大學(xué)

無(wú)氣鎮(zhèn)的油封式旋片機(jī)械泵的抽氣過(guò)程如圖2所示。在圖2上所示的符號(hào): 1→2為吸氣過(guò)程; 2為第二個(gè)旋片隔斷吸氣管路; 2→3泵腔容積繼續(xù)增大; 3泵腔處于最大工作容積; 3→4為泵腔工作容積縮小到位置2 時(shí)的容積大小; 4→5為壓縮過(guò)程; 5排氣閥被打開(kāi); 5→ 6為排氣過(guò)程。

圖2　無(wú)氣鎮(zhèn)的油封式旋片泵的抽氣過(guò)程示意圖

氣鎮(zhèn)式油封旋片的抽氣過(guò)程如圖3 所示。圖3 上所示的符號(hào):1→2 為吸氣過(guò)程; 2 為第二個(gè)旋片隔斷吸氣管道; 2→3 泵腔工作容積繼續(xù)增大; 3 泵腔處于最大工作容積; 3→4 泵腔工作容積縮小到位置2 時(shí)工作容積大小; 3’開(kāi)始摻氣; 4→5 在摻氣的條件下進(jìn)行壓縮; 5排氣閥打開(kāi); 5→6 蒸汽與摻入氣體一起排除泵外。

圖3　氣鎮(zhèn)式油封旋片泵的抽氣過(guò)程示意圖

油封機(jī)械泵是將吸入氣體壓縮到頂開(kāi)排氣閥片時(shí)的排氣壓力為止, 從而將氣體排至大氣中。這種抽氣過(guò)程所需的功率, 要克服轉(zhuǎn)子和滑片運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力和壓縮, 輸送氣體所需的功率。若泵軸轉(zhuǎn)速一定, 則摩擦功也一定, 因此泵所耗的功率是與泵的入口壓力變化相關(guān)的。油封機(jī)械泵的PV 圖如圖4 所示。

圖4上的符號(hào)與圖2、3上的符號(hào)相對(duì)應(yīng)。泵的吸氣、壓縮及排氣一個(gè)工作循環(huán)如圖4的PV圖表示, 吸入壓力為p1,泵腔工作容積V由1→2點(diǎn),容積增加,氣體被吸入, 在2點(diǎn)泵腔與吸氣口隔離, 而2→3泵腔容積繼續(xù)增大, 3→4泵腔工作容積縮小到位置2 時(shí)的容積大小, 3’ 則開(kāi)始摻氣, 3’→ (5)在摻氣條件下進(jìn)行壓縮。而4→5為多變壓縮過(guò)程; 4→A則為等溫壓縮過(guò)程; 4→B 為斷熱壓縮過(guò)程。5 點(diǎn)排氣閥開(kāi)始打開(kāi), 5→6 為向大氣中排氣。到6點(diǎn)排氣結(jié)束。

圖4　油封機(jī)械泵的PV 圖

在圖4 上1→2→5→6→1 所包圍的斜線面積,相當(dāng)于對(duì)吸入氣體所做的功, 面積1→3’→ (5) →6→1, 相當(dāng)于氣鎮(zhèn)泵壓縮功。

實(shí)際上泵內(nèi)的壓縮功, 絕熱壓縮發(fā)熱, 由金屬泵殼和泵油的傳熱、空冷或水冷將熱量帶走, 其壓縮過(guò)程屬于多變壓縮(即1. 4≥n> 1)。泵每一個(gè)循環(huán)的有效功的計(jì)算式為

由(13) 式可以看出,N n 與吸入壓力p 有關(guān)。如圖5 所示。

吸入壓力高時(shí)和吸入壓力低時(shí)所需的功率差別是很大的。因?yàn)榈葴貕嚎sn=1, 而絕熱壓縮n=1.4。其壓縮功率將n 值代入, 即可得到等溫壓縮功率和絕熱壓縮功率的表達(dá)式。通過(guò)對(duì)N n 和p 的關(guān)系式求導(dǎo)數(shù), 求得N nm ax 時(shí)對(duì)應(yīng)的入口壓力p※值。