Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Айналатын оң ығыстырмалы сорғының түрі. Сұйық сақиналы сорғы – бұл айналатын, оң ығыстырмалы газ сорғысы, онда сұйықтық центробектік күш әсерімен тығыздағыш ретінде қызмет етеді.
Type of rotating positive displacement pump. A liquid ring pump is a rotating positive displacement gas pump, with liquid under centrifugal force acting as a seal.
Операцияның сипаттамасы
Сұйық сақиналы насостар көбінесе вакуумдық насостар ретінде қолданылады, бірақ газ компрессорлары ретінде де қолданылуы мүмкін. Сұйық сақиналы сорғының жұмыс принципі роторлық қанатты сорғыға ұқсас, бірақ қанаттар ротордың берік бөлігі болып табылады және сығымдау камерасының тығыздағышын жасау үшін айналатын сұйық сақинасын қозғайды. Бұл конструкция өте төмен үйкелістікке ие, ротор ғана қозғалатын бөлік болып табылады. Сыртқы үйкеліс тек білік тығыздамаларында ғана шектеледі. Сұйық сақиналы насостар әдетте индукциялық мотормен қуаттандырылады. Сұйық сақиналы сорғы, цилиндрлі корпуста эксцентрлі орналасқан қанатты дөңгелекті айналдыру арқылы газды қысады. Сұйықтық (көбінесе су) сорғыға беріледі және центробегтік үдеудің әсерінен корпустың ішкі бетіне қарсы қозғалатын цилиндрлі сақинаны құрайды. Бұл сұйық сақина дөңгелек қанаттары арасындағы кеңістікте бірнеше тығыздағыштарды жасайды, олар сығымдау камераларын құрайды. Дөңгелектің айналу осі мен корпустың геометриялық осі арасындағы эксцентриктер сақинамен қоршалған көлемнің циклдық өзгеруіне әкеледі. Газ (көбінесе ауа) сорғының қабырғасындағы кіріс тесігі арқылы сорылады. Газ дөңгелек қанаттары мен сұйық сақинасымен құрылған сығымдау камераларына түседі. Дөңгелектің айналуынан туындаған көлемнің азаюы газды қысады, ол корпустың қабырғасындағы шығару тесігі арқылы шығады. Сығылған газ сорғыдан шыққанда жұмыс сұйықтығының шағын мөлшерін қамтиды, ол әдетте бу-сұйық ажыратықыштан алынады.
Liquid ring pumps are typically used as vacuum pumps, but can also be used as gas compressors. The function of a liquid ring pump is similar to a rotary vane pump, with the difference being that the vanes are a rigid part of the rotor and churn a rotating ring of liquid to form the compression chamber seal. They are an inherently low friction design, with the rotor being the only moving part. Sliding friction is limited to the shaft seals. Liquid ring pumps are typically powered by an induction motor. The liquid ring pump compresses gas by rotating a vaned impeller located eccentrically within a cylindrical casing. Liquid (often water) is fed into the pump, and by centrifugal acceleration forms a moving cylindrical ring against the inside of the casing. This liquid ring creates a series of seals in the spaces between the impeller vanes, which form compression chambers. The eccentricity between the impeller's axis of rotation and the casing geometric axis results in a cyclic variation of the volume enclosed by the vanes and the ring. A gas (often air) is drawn into the pump through an inlet port in the side of the casing. The gas is trapped in the compression chambers formed by the impeller vanes and the liquid ring. The reduction in volume caused by the impeller rotation compresses the gas, which exits through the discharge port in the side of the casing. The compressed gas at the discharge of pump contains a small amount of the working fluid, which is usually removed in a vapor–liquid separator.
Тарих
Ең алғашқы сұйық сақиналы сорғылар 1903 жылы Германияда Siemens Schuckert компаниясына патент берілген кезде пайда болды. 1914 жылы Льюис Х. Нэшке сұйық сақиналы вакуумдық сорғылар мен компрессорлар үшін АҚШ-тың 1,091,529 нөміріндегі патент берілді. Оларды АҚШ-тың Коннектикут штатының Норвок қаласындағы Nash Engineering Company компаниясы өндірді. Сол шамада Австрияда Siemens Schuckertwerke компаниясына ұқсас сұйық сақиналы вакуумдық сорғыға 69274 нөміріндегі патент берілді.
The earliest liquid ring pumps date from 1903, when a patent was granted in Germany to Siemens Schuckert. US Patent 1,091,529, for liquid ring vacuum pumps and compressors, was granted to Lewis H. Nash in 1914. They were manufactured by the Nash Engineering Company in Norwalk, Connecticut, US. Around the same time in Austria, Patent 69274 was granted to Siemens Schuckertwerke for a similar liquid ring vacuum pump.
Қолданбалар
Бұл қарапайым, бірақ өте сенімді сорғылар өнеркәсіптік салада кеңінен қолданылады. Олар үлкен бу турбиналық генераторлар жиынтығында конденсаторлық вакуумды сақтау үшін қолданылады, конденсацияланбайтын газдарды сырғытып алып, вакуум деңгейін әдетте 30–50 мбар деңгейінде ұстайды. Олар қағаз машиналарында целлюлоза қоспасынан суды бөліп шығару және пресс-маталарынан суды алу үшін пайдаланылады. Тағы бір қолданылуы – қалыпталған қағаз өнімдерін (жұмыртқаға арналған лотоктар және басқа да қаптама) вакуум арқылы жасау. Сонымен қатар, топырақты залалсыздандыруда да қолданылады, онда ластанған жер асты сулары вакуум арқылы ұңғымалардан сорылады. Мұнай өңдеу кезінде вакуумдық дистилляция процесінде де вакуумды қамтамасыз ету үшін сұйық сақиналы вакуумдық сорғылар қолданылады. Сұйық сақиналы компрессорлар көбінесе газды қайта қалпына келтіру жүйелерінде қолданылады.
These simple, but highly reliable pumps have a variety of industrial applications. They are used to maintain condenser vacuum on large steam turbine generator sets by removing incondensable gasses, where vacuum levels are typically 30–50 mbar. They are used on paper machines to dewater the pulp slurry and to extract water from press felts. Another application is the vacuum forming of molded paper pulp products (egg cartons and other packaging). Other applications include soil remediation, where contaminated ground water is drawn from wells by vacuum. In petroleum refining, vacuum distillation also makes use of liquid ring vacuum pumps to provide the process vacuum. Liquid ring compressors are often used in vapor recovery systems.
Бір және бірнеше сатылы
Сұйық сақина жүйелері бір немесе көп сатылы болуы мүмкін. Әдетте, көп сатылы сорғыда бір ортақ білікте екі каскадтық қысым сатысы болады. Вакуумдық жұмыста қол жеткізілетін қысым төмендетуі сақинадағы сұйықтықтың бу қысымымен шектеледі. Вакуум сақинадағы сұйықтықтың бу қысымына жақындаған сайын, сақинадан бөлінетін будың көлемі артып, қалған вакуумдық сыйымдылықты азайтады. Жүйенің тиімділігі шекке жақындағанда төмендейді. Бір сатылы вакуумдық сорғылар әдетте 35 торр (мм сынқ. бағ.) немесе одан да жоғары вакуум тудырады, ал екі сатылы сорғылар 25 торр вакуумға дейін жетуі мүмкін, егер ауа сорғыланып, сақинадағы сұйықтық су болса. Құрғақ ауа және 15 °C температурадағы мөрлену суы стандартты өнімділік негізі болып табылады, көптеген өндірушілер осыны өнімділік қисықтары үшін пайдаланады.
Liquid ring systems can be single or multistage. Typically a multistage pump will have up to two cascaded compression stages on a common shaft. In vacuum service, the attainable pressure reduction is limited by the vapor pressure of the ring liquid. As the generated vacuum approaches the vapor pressure of the ring liquid, the increasing volume of vapor released from the ring liquid diminishes the remaining vacuum capacity. The efficiency of the system declines as the limit is approached. Single stage vacuum pumps typically produce vacuum to 35 torr (mm Hg) or , and two stage pumps can produce vacuum to 25 torr, assuming air is being pumped and the ring liquid is water at or less. Dry air and 15 °C sealant water temperature is the standard performance basis, which most manufacturers use for their performance curves.
Сақиналық сұйықтықты қайта айналдыру
Кейбір сақиналық сұйықтық газды шығарылым ағынымен бірге шығарылады. Бұл сұйықтық сорғыдан тыс орналасқан басқа жабдықтар арқылы газ ағынынан бөлінеді. Кейбір жүйелерде шығарылған сақиналық сұйықтық жылу алмастырғыш немесе салқындату мұнарасы арқылы салқындатылып, содан кейін сорғы корпусына қайтарылады. Кейбір айналым жүйелерінде газдан келген ластанушы заттар жүйе конфигурациясына байланысты сақиналық сұйықтықта тұнып қалады. Сұйықтық айналымға түсуіне байланысты бұл ластанушылар жинақталады және сорғының зақымдануына және қызмет ету мерзімінің қысқаруына әкелуі мүмкін. Мұндай жағдайда, ластанудың қанағаттанарлық деңгейде ұсталуын қамтамасыз ету үшін сүзгілеу жүйелері қажет. Айналымсыз жүйелерде шығарылған ыстық сұйықтық (әдетте су) қалдық ағыны ретінде қарастырылады. Бұл жағдайда, жоғалған суды толықтыру үшін жаңа салқын су қолданылады. Қоршаған ортаға қатысты талаптар мұндай "бір реттік" жүйелерді күрделі сирек кездестіреді.
Some ring liquid is also entrained with the gaseous discharge stream. This liquid is separated from the gas stream by other equipment external to the pump. In some systems, the discharged ring liquid is cooled by a heat exchanger or cooling tower, and then returned to the pump casing. In some recirculating systems, contaminants from the gas become trapped in the ring liquid, depending on system configuration. These contaminants become concentrated as the liquid continues to recirculate, and eventually could cause damage and reduced life of the pump. In this case, filtration systems are required to ensure that contamination is kept to acceptable levels. In non recirculating systems, the discharged hot liquid (usually water) is treated as a waste stream. In this case, fresh cool water is used to make up the loss. Environmental considerations are making such "once through" systems increasingly rare.
Сұйықтықты таңдау
Сұйық сақиналы вакуумдық сорғылар процеске үйлесімді кез келген сұйықтықты, тиісті бу қысымы қасиеттері болған жағдайда, герметтеуіш сұйықтық ретінде пайдалана алады. Ең көп қолданылатыны су болса да, дерлік кез келген сұйықтықты қолдануға болады. Екінші ең көп қолданылатын герметтеуіш сұйықтығы – май. Майдың бу қысымы өте төмен болғандықтан, маймен герметтелген сұйық сақиналы вакуумдық сорғылар көбінесе ауамен салқындатылады. Құрғақ хлор газын қолдану үшін концентрирленген күкірт қышқылы герметтеуіш ретінде қолданылады. Кез келген сұйықтықты пайдалану мүмкіндігі сұйық сақиналы вакуумдық сорғыны еріткіштерді (буды) қайтару үшін өте ыңғайлы етеді. Мысалы, дистилляция немесе вакуумды кептіргіш сияқты процесс толуол буын тудырса, салқындату суы герметтеуіш сұйықтықтың бу қысымын қажетті вакуумды жасау үшін жеткілікті деңгейде төмен ұстаса, сұйық толуолды герметтеуіш ретінде қолдануға болады. Сұйық сақиналы вакуумдық сорғылардағы иондық сұйықтықтар вакуум қысымын шамамен 70 мбардан 1 мбардан төменге дейін түсіруге мүмкіндік береді.
Liquid ring vacuum pumps can use any liquid compatible with the process as the sealant liquid, provided it has the appropriate vapor pressure properties. Although the most common sealant is water, almost any liquid can be used. The second most common sealant liquid is oil. Since oil has a very low vapor pressure, oil sealed liquid ring vacuum pumps are typically air cooled. For dry chlorine gas applications, concentrated sulfuric acid is used as the sealant. The ability to use any liquid allows the liquid ring vacuum pump to be ideally suited for solvent (vapor) recovery. For example, if a process such as distillation or a vacuum dryer is generating toluene vapors, then it is possible to use liquid toluene as the sealant, provided the cooling water is cold enough to keep the vapor pressure of the sealant liquid low enough to pull the desired vacuum. Ionic liquids in liquid ring vacuum pumps can lower the vacuum pressure from about 70 mbar to below 1 mbar.