Вакуумные системы и станции – это набор оборудования, который поддерживает давление внутри камеры ниже значения атмосферного давления и используется для фильтрации, сепарации, откачки, прессования и многих других целей.
Во многих объектах (например, электростанциях, насосных станциях, канализационных системах и т.д.) давление внутри системы должно поддерживаться на очень низком уровне, поскольку эффективность цикла увеличивается с разницей температур между горячим источником и холодным источником. Вторая функция вакуумной системы заключается в извлечении неконденсирующихся газов, содержащихся в паре на выходе из турбины, поскольку их накопление в камере разрушает вакуум.
Содержание:
- Устройство вакуумной системы
- Принцип работы вакуумной насосной станции
- Вакуумная система двигателя
- Станция вакуумная компрессорная
- Вакуумная система с водокольцевым насосом
- Функционирование вакуумных систем центробежных насосов
Устройство вакуумной системы
Устройство вакуумной системы
Стандартная схема вакуумных станций включает:
- Вакуумные генераторы. Отвечают за централизованное или децентрализованное создание вакуума с помощью эжекторов, насосов или воздуходувок;
- Монтажные элементы. Обеспечивают быстрое и гибкое подключение вакуумных компонентов к инструментам;
- Коммутаторы и системный мониторинг. Измерительные и контрольные компоненты обеспечивают безопасную работу вакуумной системы;
- Фильтры и разъемы. Фильтры защищают вакуумный генератор, шланги и соединители (вентили, фланцы, тройники), которые соединяют компоненты;
- Технология клапанов. Клапаны используются для контроля вакуума, а также сжатого воздуха (децентрализованного или централизованного).
- Производители вакуумных насосных станций в настоящее время дополняют системы стойками, на которых установлено различное оборудование.
Принцип работы вакуумной насосной станции
Существуют промышленные вакуумные системы и бытовые. Наиболее популярными примерами последних являются станции системы водоснабжения на частных территориях. Вакуумные станции для производства более мощные, дорогие и используются на различных предприятиях для откачки и перекачки субстанций разного типа, в том числе питьевой воды, канализационных стоков, технических жидкостей, сырья и т.д.
Принцип работы вакуумной насосной станции
При расчете таких систем для кондиционеров, авто, канализационных систем нужно учитывать особенности и интенсивность применения.
Работа вакуумных насосных станций зависит в первую очередь от типа используемого насоса.
Паровой эжектор
Паровой инжектор — это тип насоса, который использует эффект Вентури сходящегося расходящегося сопла для преобразования энергии давления движущейся жидкости в энергию скорости, создающей зону низкого давления, которая всасывает и захватывает всасывающую жидкость.
Жидкостный вакуумный насос
Рабочее колесо - единственная движущаяся часть внутри насоса. Оно вращается без контакта внутри корпуса насоса. Вращающееся жидкостное кольцо уплотняет рабочее колесо спереди и прижимает его лопасти друг к другу. Для поддержания стабильности кольца жидкость также постоянно всасывается в камеру сжатия и выводится вместе с транспортируемым газом. Необычное расположение рабочего колеса внутри корпуса создает камеры переменного сжатия между лопастями рабочего колеса во время вращения, что приводит к сжатию транспортируемой субстанции в течение полного оборота.
Лопастные вакуумные насосы
Увеличение давления за счет уменьшения объема является принципом работы лопастей. В цилиндрическом корпусе ротор расположен эксцентрично так, что он сверху почти касается цилиндра. Лопасти расположены внутри пазов ротора. Когда ротор начинает вращаться, благодаря центробежной силе лопасти выбрасываются и скользят по внутренней поверхности цилиндра. Таким образом, между двумя лопастями образуется ячейка, объем которой постоянно изменяется во время вращения.
Многие производители, в том числе Agilent, Busch, выпускают вакуумные системы дегазации.
Вакуумная система двигателя
Вакуум функционирует как фундаментальный динамический воздушный поток двигателя внутреннего сгорания. Без надлежащего вакуума автомобиль будет голодать без смеси воздуха и топлива, необходимой для горения. Вакуум - это разность давлений между внутренней частью впускного коллектора и давлением наружного воздуха.
Мотор можно рассматривать как гигантский воздушный насос. Чем крупнее и эффективнее насос, тем больше его мощность. Мотор постоянно перемещает воздух внутрь и наружу. Вакуум, создаваемый движком, исходит из такта впуска двигателя, когда коленчатый вал втягивает поршень, а воздух втягивается или «всасывается» в мотор. В этой ситуации, если дроссельная заслонка открыта, не создается много вакуума, поскольку воздух свободно пропускается в мотор. Если дроссельная заслонка закрыта, двигатель будет генерировать много вакуума, поскольку он изо всех сил пытается всасывать как можно больше воздуха, чтобы втянуть его и подать через закрытую дроссельную заслонку.
Список распространенных устройств с вакуумным управлением:
- Клапан рециркуляции отработавших газов (EGR);
- Усилитель тормозов;
- Выхлопные перепускные клапаны (такие, как у Ferrari);
- Всплывающие фары;
- Круиз-контроль;
- Крышка картера / крышка клапана;
- Управление отоплением / вентиляцией.
Для работы с вакуумными системами необходимы специальные инструменты (например, течеискатели) и специфические навыки. Поэтому в случае их неисправности необходимо сразу обратиться в автомастерскую.
Станция вакуумная компрессорная
Нагнетание воздушной массы либо других газоподобных субстанций является довольно важным этапом для большого количества технологических процессов в тяжёлой и лёгкой промышленности, научно-исследовательских проектах, транспортной отрасли и т.д. Для этих целей применяется различное компрессорное оборудование, например, компрессорные вакуумные станции.
Станция вакуумная компрессорная
В эту систему входят отдельно стоящие либо мобильные модульные комплексы. В них размещены основные элементы компрессорной станции и многие дополнительные системы (пожаротушения, освещения, вентиляции, сигнализации, газоанализа и т. д.).
У компрессорной станции принцип работы несложный. Такие самоходные станции могут применяться даже на открытом воздухе при минусовых температурах.
Наиболее известным их представителем являются медицинские станции вакуумные, которые применяются в операционных и реанимационных залах, палатах интенсивной терапии для постоянного газообеспечения аппаратов искусственной вентиляции легких и оборудования для поддержки жизнедеятельности.
Вакуумная система с водокольцевым насосом
Водокольцевые вакуумные насосы являются наиболее широко используемыми в промышленности устройствами для производства вакуума.
Вакуумная система с водокольцевым насосом
Вакуум создается в вакуумном насосе с помощью жидкостного уплотнения, наиболее часто используемым жидким герметиком является вода. Другими жидкими герметиками являются масло и смесь метанола и воды. Перед запуском вакуумного насоса минимальный объем ¼ цилиндра заполняется жидким валентным соединением.
Крыльчатка расположена эксцентрично относительно центральной линии корпуса вакуумного насоса. Также рабочее колесо размещено между двумя портовыми плитами. Портовые пластины действуют как всасывающий и нагнетательный клапан вакуумного насоса.
Когда рабочее колесо начинает вращаться, жидкость начинает двигаться от центральной линии вакуумного насоса благодаря центробежной силе. Из-за этого область пустого пространства создается без жидкости, и жидкость образует форму кольца.
Рабочее колесо вращается по часовой стрелке и в его верхней части ячейка заполнена герметизирующей жидкостью. Из-за вращения колеса жидкость отходит от центра, что создает вакуум в камере. Благодаря этому воздух или газ/пар всасывается из сосуда (система должна поддерживаться в вакууме) через впускной порт вакуумного насоса. Впускные отверстия расположены сбоку от рабочего колеса.
Ячейка рабочего колеса проходит через впускное отверстие и движется к выпускному отверстию, жидкость для герметика вытесняется обратно к центральной ступице, в результате чего захваченные газы сжимаются.
Когда элемент крыльчатки находится рядом с выпускным отверстием, сжатие достигает максимума, и газы вместе с некоторым количеством жидкого герметика выходят через выпускное отверстие в атмосферу.
При проектировании насосной станции нужно учитывать необходимую производительность, выбрать рабочую жидкость, учитывать степень вибрации и шума системы, учитывать применяемые материалы при производстве основных компонентов.
Функционирование вакуумных систем центробежных насосов
Центробежные насосы используются для транспортировки субстанций путем преобразования вращательной кинетической энергии в гидродинамическую энергию потока жидкости. Энергия вращения обычно поступает от двигателя или электромотора. Они представляют собой подкласс динамической осесимметричной рабочей поглощающей турбомашины.
Функционирование вакуумных систем центробежных насосов
Сферы использования включают в себя водоснабжение, канализацию, сельское хозяйство, перекачку нефти и нефтепродуктов. Центробежные насосы часто выбираются из-за их высокой производительности, совместимости с абразивным раствором, потенциала смешивания, а также относительно простой конструкции.
Обратной функцией центробежного насоса является водяная турбина, преобразующая потенциальную энергию давления воды в механическую энергию вращения. Часть энергии уходит в кинетическую энергию жидкости. Жидкость поступает в осевом направлении через проушину корпуса, захватывается лопатками рабочего колеса и вращается тангенциально и радиально наружу до тех пор, пока не пройдет через все окружные части рабочего колеса в диффузорную часть корпуса.
Жидкость набирает скорость и давление при прохождении через рабочее колесо. Кольцевой диффузор или спиральная секция корпуса замедляют поток и еще больше увеличивают давление. Важно отметить, что вода выталкивается не радиально наружу центробежной силой (несуществующей силой), а, скорее, инерцией, естественной тенденцией объекта продолжать движение по прямой линии (касательной к радиусу) при движении по кругу.