Водокольцевой вакуумный насос

Введение
Водокольцевые вакуумные насосы относятся к объёмным механическим насосам. Схема насоса представлена на рисунке 1. Их главная особенность – использование в качестве уплотнения воды, которая при вращении колеса с лопатками образует жидкостное кольцо. Жидкостное кольцо 1 образует рабочую полость 2, в которой происходит изменение объёма газа. При увеличении объема ячейки происходитпроцесс всасывания, а при уменьшении - процесс сжатия и нагнетания. Процесс сжатия в насосе сопровождается интенсивным отводом тепла от сжимаемого газа к жидкости. Температура сжимaeмoгo газа при выходе из насоса мало отличается от температуры на входе, а рабочая жидкость нагревается, поэтому ее необходимо постоянно заменять.



1 – Жидкостное кольцо; 2 – рабочая полость.Рисунок 1 - Схема работы водокольцевого вакуумного насоса

Рабочая жидкость подается либо во всасывающий патрубок, либо через гидравлическое уплотнение вала рабочего колеса в рабочую полость машины, а уходит через нагнетательные окна вместе со сжатым газом.
Вакуумные насосы используются в химической и нефтяной промышленности, сельском хозяйстве на доильных установках, для сушки впроизводстве бумаги и обработки кож, для транспортировки сыпучих и жидких продуктов, для сушки и стерилизации в медицине, установках удаления пыли, на очистных сооружениях. Основное достоинство жидкостнокольцевых вакуумных насосов - простота работы. Насос состоит из небольшого количества деталей - корпуса, рабочего колеса и двух торцевых крышек.
Водокольцевые вакуумные насосы относятся к числу немногихбезмасляных форвакуумных насосов. Они не требуют повторной фильтрации газа и не чувствительны к попаданию в них вместе с отсасываемым газом пыли, влаги, песка и других примесей. Все это остается в жидкостном кольце, а из машины выходит очищенный газ. Из-за этой особенности водокольцевые насосы нашли широкое распространение в пищевой промышленности, сельском хозяйстве и химической промышленности,где остро необходим «чистый» вакуум. В то же время наличие постоянного движения жидкости не дает возможности частицам отлагаться внутри корпуса они выносятся из машины вместе с уходящей жидкостью.
Цель курсового проектирования – обобщить ранее полученные знания и применить их в процессе проектирования.
Задача курсового проекта - спроектировать механический водокольцевой вакуумный насос всоответствии с исходными данными к работе.
1.Исходные данные по техническому заданию
Быстрота действия, м3/с – 2,25;
Давление всасывания, МПа – 0,02;
Давление нагнетания, МПа – 0,098;
Откачиваемый газ – воздух;
Температура откачиваемого газа, К – 298;
Расход воды, дм3/с – 7,33;
Температура воды на входе в насос, К – 285.
2.Определение основных размеров
Исходя из исходных данных,выбираем коэффициент откачки [1,c.178]:

λ=0,45 м3/с

Определяем геометрический объём:

Sг=S/ λ=2,25/0,45=5 м3/с

Рассчитываем наружный радиус колеса:

(м)


где χ=2,2 - относительная ширина колеса (выбирается в пределах 1,5…2,2)[1,c.187];
Ψ=0,7 –коэффициент, учитывающий толщину лопаток (для литых колёс 0,65…0,85)[1,c.178];
ν=0,5 - отношением среднего радиуса ступицы колеса к наружному радиусу колеса. Принимается в пределах 0,4…0,55. При ν≥5 увеличиваются размеры насоса, при ν<0,4 возникает трудность размещения вала необходимого диаметра в ступице колеса. [1,c.187];
U2=16 м/с - окружной скоростью на периферии колеса. Оптимальныезначения лежат в пределах 12…16 м/с и зависит от давления всасывания. Чем больше давление, тем меньше скорость[1,c.191].

Округляем r2 по ряду предпочтительных чисел R40 и принимаем r2=0,530(м).
Расчетная частота вращения вала насоса вычисляется как:

(с-1)

Округляем частоту вращения по ряду предпочтительных чисел R160 и...