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蒸汽泵的結構及工作原理

2010-11-10 15:22:18
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蒸汽泵分蒸汽往復泵和蒸汽噴射泵。
    一、蒸汽往復泵:旋渦泵(也稱渦流泵)是一種葉片泵。旋渦泵主要由葉輪、泵體和泵蓋組成。葉輪是一個圓盤,圓周上的葉片呈放射狀均勻排列。泵體和葉輪間形成環形流道,吸入口和排出口均在葉輪的外圓周處。吸入口與排出口之間有隔板,由此將吸入口和排出口隔離開。 我們將旋渦泵內的液體分為兩部分:葉片間的液體和流道內的液體。當葉輪旋轉時,在離心力的作用下,葉輪內液體的圓周速度大于流道內液體的圓周速度,故形成圖1所示的“環形流動”。又由于自吸入口至排出口液體跟著葉輪前進,這兩種運動的合成結果,就使液體產生與葉輪轉向相同的圖2(綠色)示的“縱向旋渦”。因而   旋渦泵之名。需要特別指出的是,液體質點在泵體流道內的圓周速度小于葉輪的圓周速度。 在縱向旋渦過程中,液體質點多次進入葉輪葉片間(圖2),通過葉輪葉片把能量傳遞給流道內的液體質點。液體質點每經過一次葉片,就獲得一次能量。這也是相同葉輪外徑情況下,旋渦泵比其它葉片泵揚程高的原因。并不是所有液體質點都通過葉輪,隨著流量的增加,“環形流動”減弱。當流量為零時,“環形流動”   強,揚程   高。 由于流道內液體是通過液體撞擊而傳遞能量。同時也造成較大撞擊損失,因此旋渦泵的效率比較低。
  二、蒸汽噴射泵:蒸氣經節流嘴節流后,速度升高壓力降低,在噴嘴處形成低壓區,產生吸力帶動介質流動。原理和一般噴砂設備的噴嘴是一樣的。
  水蒸汽噴射泵是以靠從拉瓦爾噴嘴中噴出的高速水蒸汽流來攜帶氣的,故有如下特點:
  1、該泵無機械運動部分,不受摩擦、潤滑、振動等條件限制,因此可制成抽氣能力很大的泵。工作,使用壽命長。只要泵的結構材料選擇適當,對于排除具有腐蝕性氣體、含械雜質的氣體以及水蒸等場合   為有利,結構簡單、重量輕,占地面積小。工作蒸汽壓力為4~9×105Pa,在一般的冶金、化工、醫藥等企業中都具備這樣的水蒸汽源。
  因水蒸汽噴射泵具有上述特點,所以廣泛用于冶金、化工、醫藥、石油以及食品等工業部門。
  2.工作原理
  噴射泵是由工作噴咀和擴壓器及混合室相聯而組成。工作噴咀和擴壓器這兩個部件組成了一條斷面變化的氣流管道。氣流通過噴咀可將壓力能轉變為動能。工作蒸汽壓強P0和泵的出口壓強P4之間的壓力差,使工作蒸汽在管道中流動,在這個的管道中,蒸汽經過噴咀的出口到擴壓器入口之間的這個區域(混合室),由于蒸汽流處于高速而出現一個負壓區。此處的負壓要比工作蒸汽壓強P0和反壓強P4低得多。此時,被抽氣體吸進混合室,工作蒸汽和被抽氣體相互混合并進行能量交換,把工作蒸汽由壓力能轉變來的動能傳給被抽氣體,混合氣流在擴壓器擴張段某斷面產生正激波(如圖1中3'斷面),波后的混合氣流速度降為亞音速ω'3,混合氣流的壓力升為P'3。亞音速的氣流在擴壓器的漸擴段流動時是降速增壓的?;旌蠚饬髟跀U壓器出口處,壓力增至P4,速度降為ω4。故噴射泵也是一臺氣體壓縮機。
  三、多級噴射泵的結構
  圖2是典型五級泵的結構示意圖。通常單級噴射器的壓縮比不超過10,工作壓強不低于lOkPa。因此當需要   低的工作壓強時,則由兩個或兩個以上的噴射器和冷凝器串聯組成,稱為多級噴射泵。冷凝器的作用是將混合物中的可凝性蒸汽部分凝結排除,以減少下級噴射器的負荷。冷凝器的結構形式有混合式、表面式及噴射式三種形式。冷凝器按其在噴射泵系統中的安裝位置,又分為前冷凝器、中間冷凝器和后冷凝器。
  前冷凝器安裝在   級噴射器入口前,主要為了減少   級泵的負荷。只有當被抽混合物中含有大量的可凝性蒸汽,并且其蒸汽分壓于冷卻水溫所對應的飽和蒸汽壓時方可使用。中間冷凝器安裝在多級泵中間,具體位置應視進入冷凝器的混合物中的蒸汽分壓強及冷卻水溫而定,其作用是減少下級泵的負荷。后冷凝器安裝在末級噴射器之后,主要是為了末級噴射器的廢氣、噪聲,有時用來回收未級噴射器的余熱。
 

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