Abstract: Questo articolo descrive un'unità di pompaggio autoadescante con motore diesel che utilizza il flusso dei gas di scarico del motore diesel per generare il vuoto, comprendente una pompa centrifuga, un motore diesel, una frizione, un tubo di Venturi, una marmitta, un tubo di scarico, ecc. L'albero di uscita del motore diesel è composto da una frizione e un giunto. La marmitta è collegata all'albero di ingresso della pompa centrifuga e una valvola a saracinesca è installata all'uscita di scarico della marmitta del motore diesel; un tubo di scarico è inoltre disposto lateralmente alla marmitta ed è collegato all'ingresso dell'aria del tubo di Venturi. L'interfaccia laterale del tubo di Venturi è collegata all'uscita di scarico della camera di pompaggio della pompa centrifuga. Una valvola a saracinesca e una valvola di non ritorno per il vuoto sono installate sulla tubazione e un tubo di uscita è collegato all'uscita di scarico del tubo di Venturi. I gas di scarico emessi dal motore diesel vengono scaricati nel tubo Venturi, e il gas presente nella camera di pompaggio della pompa centrifuga e nella tubazione di ingresso dell'acqua della pompa centrifuga viene aspirato creando il vuoto, in modo che l'acqua al di sotto del livello di ingresso dell'acqua della pompa centrifuga venga aspirata nella camera di pompaggio per realizzare il normale drenaggio.
Il gruppo pompa diesel è un'unità di pompaggio per l'approvvigionamento idrico alimentata da un motore diesel, ampiamente utilizzata nel drenaggio, nell'irrigazione agricola, nella protezione antincendio e nel trasferimento temporaneo di acqua. Le pompe diesel sono spesso utilizzate in situazioni in cui l'acqua viene aspirata da una profondità inferiore rispetto alla bocchetta di aspirazione della pompa. Attualmente, per il pompaggio dell'acqua in queste condizioni si utilizzano comunemente i seguenti metodi:
01、 Installare una valvola di fondo all'estremità del tubo di ingresso della pompa dell'acqua nella vasca di aspirazione: prima di avviare il gruppo pompa diesel, riempire la cavità della pompa con acqua. Dopo aver drenato l'aria dalla camera della pompa e dalla tubazione di ingresso dell'acqua, avviare il gruppo pompa diesel per ottenere la normale alimentazione idrica. Poiché la valvola di fondo è installata sul fondo della vasca, in caso di guasto la manutenzione risulta molto difficoltosa. Inoltre, per un gruppo pompa diesel ad alta portata, a causa dell'ampia cavità della pompa e del grande diametro del tubo di ingresso dell'acqua, è necessaria una grande quantità d'acqua e il grado di automazione è basso, il che rende l'utilizzo molto scomodo.
02. Il gruppo pompa diesel è dotato di un gruppo pompa a vuoto diesel: avviando prima il gruppo pompa a vuoto diesel, l'aria nella camera della pompa e nella tubazione di ingresso dell'acqua della pompa viene aspirata, generando così il vuoto, e l'acqua dalla fonte d'acqua entra nella tubazione di ingresso della pompa e nella camera della pompa sotto l'azione della pressione atmosferica. All'interno, riavviando il gruppo pompa diesel si ripristina la normale alimentazione idrica. Anche la pompa a vuoto in questo metodo di aspirazione dell'acqua deve essere azionata da un motore diesel ed essere dotata di un separatore vapore-acqua, il che non solo aumenta lo spazio occupato dall'apparecchiatura, ma ne aumenta anche il costo.
03. La pompa autoadescante è abbinata al motore diesel: la pompa autoadescante ha bassa efficienza e grande volume, e la pompa autoadescante ha una portata ridotta e una bassa prevalenza, che non possono soddisfare i requisiti di utilizzo in molti casi. Al fine di ridurre il costo delle apparecchiature del gruppo pompa con motore diesel, ridurre lo spazio occupato dal gruppo pompa, ampliare il campo di utilizzo del gruppo pompa con motore diesel e sfruttare appieno i gas di scarico generati dal motore diesel in funzione ad alta velocità attraverso il tubo Venturi [1], la cavità della pompa centrifuga e la pompa centrifuga entrano Il gas nella tubazione dell'acqua viene scaricato attraverso l'interfaccia di aspirazione del tubo Venturi collegato alla porta di scarico della camera della pompa centrifuga, e viene generato un vuoto nella camera della pompa della pompa centrifuga e nella tubazione di ingresso dell'acqua della pompa centrifuga, e l'acqua nella sorgente d'acqua più in basso rispetto all'ingresso dell'acqua della pompa centrifuga è sotto l'azione della pressione atmosferica, entra nella tubazione di ingresso dell'acqua della pompa dell'acqua e nella cavità della pompa della pompa centrifuga, riempiendo così la tubazione di ingresso dell'acqua della pompa centrifuga e la cavità della pompa della pompa centrifuga, quindi avvia la frizione per collegare il motore diesel con la pompa centrifuga, e la pompa centrifuga inizia a realizzare la normale fornitura d'acqua.
II: il principio di funzionamento del tubo di Venturi
Il dispositivo Venturi è un generatore di vuoto che utilizza un fluido per trasferire energia e massa. La sua struttura tipica è illustrata nella Figura 1. È costituito da un ugello di lavoro, una zona di aspirazione, una camera di miscelazione, una gola e un diffusore. Si tratta di un generatore di vuoto. Il componente principale del dispositivo è un nuovo elemento per il vuoto, efficiente, pulito ed economico, che utilizza una fonte di fluido a pressione positiva per generare una pressione negativa. Il processo di funzionamento per ottenere il vuoto è il seguente:
01. La sezione dal punto 1 al punto 3 è la fase di accelerazione del fluido dinamico nell'ugello di lavoro. Il fluido motore ad alta pressione entra nell'ugello di lavoro del venturi a una velocità inferiore all'ingresso dell'ugello di lavoro (sezione del punto 1). Quando scorre nella sezione conica dell'ugello di lavoro (dalla sezione 1 alla sezione 2), dalla meccanica dei fluidi si può dedurre che, per l'equazione di continuità del fluido incomprimibile [2], la portata del fluido dinamico Q1 della sezione 1 e la forza dinamica della sezione 2 sono correlate dalla portata Q2 del fluido, che è Q1=Q2.
Scilicet A1v1= A2v2
Nella formula, A1, A2 - l'area della sezione trasversale del punto 1 e del punto 2 (m2);
v1, v2 — la velocità del fluido che scorre attraverso la sezione del punto 1 e la sezione del punto 2, in m/s.
Come si evince dalla formula sopra riportata, all'aumentare della sezione trasversale, la velocità del flusso diminuisce; al diminuire della sezione trasversale, la velocità del flusso aumenta.
Per i tubi orizzontali, secondo l'equazione di Bernoulli per i fluidi incomprimibili
P1+（1/2）*ρv12=P2+(1/2)ρv22
Nella formula, P1, P2 - la pressione corrispondente nel punto di intersezione tra il punto 1 e il punto 2 (Pa)
v1, v2 — velocità del fluido (m/s) che scorre attraverso la sezione nel punto 1 e nel punto 2
ρ — densità del fluido (kg/m³)
Come si può osservare dalla formula precedente, la velocità di flusso del fluido dinamico aumenta continuamente e la pressione diminuisce continuamente dalla sezione del punto 1 alla sezione del punto 2. Quando v2>v1, P1>P2, quando v2 aumenta fino a un certo valore (può raggiungere la velocità del suono), P2 sarà inferiore alla pressione atmosferica, ovvero si genererà una pressione negativa nella sezione in corrispondenza del punto 3.
Quando il fluido motore entra nella sezione di espansione dell'ugello di lavoro, ovvero la sezione dal punto 2 alla sezione in corrispondenza del punto 3, la sua velocità continua ad aumentare e la pressione continua a diminuire. Quando il fluido motore raggiunge la sezione di uscita dell'ugello di lavoro (sezione in corrispondenza del punto 3), la sua velocità raggiunge il valore massimo e può arrivare a superare la velocità del suono. In questo momento, la pressione nella sezione in corrispondenza del punto 3 raggiunge il valore minimo, ovvero il grado di vuoto raggiunge il valore massimo, che può arrivare a 90 kPa.
02. La sezione dal punto 3 al punto 5 rappresenta la fase di miscelazione del fluido motore e del fluido pompato.
Il fluido ad alta velocità formato dal fluido dinamico nella sezione di uscita dell'ugello di lavoro (sezione al punto 3) formerà una zona di vuoto vicino all'uscita dell'ugello di lavoro, in modo che il fluido aspirato vicino alla pressione relativamente alta venga aspirato per azione della differenza di pressione nella camera di miscelazione. Il fluido pompato viene aspirato nella camera di miscelazione nella sezione al punto 9. Durante il flusso dalla sezione al punto 9 alla sezione al punto 5, la velocità del fluido pompato aumenta continuamente e la pressione continua a diminuire durante la sezione dalla sezione al punto 9 alla sezione al punto 3. La pressione del fluido nella sezione di uscita dell'ugello di lavoro (punto 3).
Nella sezione della camera di miscelazione e nella sezione anteriore della gola (sezione dal punto 3 al punto 6), il fluido motore e il fluido da pompare iniziano a miscelarsi, con scambio di quantità di moto ed energia, e l'energia cinetica convertita dall'energia potenziale di pressione del fluido motore viene trasferita al fluido pompato. In questo modo, la velocità del fluido dinamico diminuisce gradualmente, mentre la velocità del fluido aspirato aumenta gradualmente, fino a quando le due velocità si avvicinano progressivamente. Infine, nella sezione del punto 4, le due velocità raggiungono la stessa velocità e la gola e il diffusore del venturi vengono scaricati.
三:Composizione e principio di funzionamento del gruppo pompa autoadescante che utilizza il flusso dei gas di scarico del motore diesel per ottenere il vuoto
I gas di scarico del motore diesel si riferiscono ai gas di scarico emessi da un motore diesel dopo la combustione del gasolio. Appartengono ai gas di scarico, ma questi gas di scarico hanno una certa quantità di calore e pressione. Dopo i test effettuati dai dipartimenti di ricerca competenti, la pressione dei gas di scarico scaricati da un motore diesel dotato di turbocompressore [3] può raggiungere 0,2 MPa. Dal punto di vista dell'uso efficiente dell'energia, della protezione ambientale e della riduzione dei costi operativi, l'utilizzo dei gas di scarico scaricati dal funzionamento del motore diesel è diventato un argomento di ricerca. Il turbocompressore [3] utilizza i gas di scarico scaricati dal funzionamento del motore diesel. Come componente di potenza, viene utilizzato per aumentare la pressione dell'aria che entra nel cilindro del motore diesel, in modo che il motore diesel possa bruciare più completamente, migliorando così le prestazioni del motore diesel, aumentando la potenza specifica, migliorando il risparmio di carburante e riducendo la rumorosità. Di seguito viene descritto un tipo di utilizzo dei gas di scarico prodotti dal funzionamento di un motore diesel come fluido di lavoro. I gas presenti nella camera di pompaggio della pompa centrifuga e nel condotto di ingresso dell'acqua vengono aspirati attraverso un tubo Venturi, generando il vuoto nella camera di pompaggio e nel condotto di ingresso dell'acqua. Sotto l'azione della pressione atmosferica, l'acqua, il cui livello si trova al di sotto della sorgente d'acqua all'ingresso della pompa centrifuga, entra nel condotto di ingresso e nella camera di pompaggio, riempiendoli e avviando la pompa centrifuga per garantire il normale flusso d'acqua. La sua struttura è illustrata nella Figura 2 e il processo di funzionamento è il seguente:
Come mostrato in Figura 2, l'ingresso dell'acqua della pompa centrifuga è collegato alla tubazione immersa nella vasca sottostante l'uscita della pompa, mentre l'uscita dell'acqua è collegata alla valvola di uscita della pompa e alla relativa tubazione. Prima dell'avvio del motore diesel, la valvola di uscita dell'acqua della pompa centrifuga viene chiusa, la valvola a saracinesca (6) viene aperta e la pompa centrifuga viene disaccoppiata dal motore diesel tramite la frizione. Dopo l'avvio e il normale funzionamento del motore diesel, la valvola a saracinesca (2) viene chiusa e i gas di scarico emessi dal motore diesel entrano nel tubo di Venturi attraverso il tubo di scarico (4) proveniente dal silenziatore e vengono scaricati attraverso il tubo di scarico (11). In questo processo, secondo il principio del tubo di Venturi, il gas presente nella camera di pompaggio della pompa centrifuga entra nel tubo di Venturi attraverso la valvola a saracinesca e il tubo di scarico, si miscela con i gas di scarico del motore diesel e viene quindi scaricato attraverso il tubo di scarico. In questo modo, si crea il vuoto nella cavità della pompa centrifuga e nella tubazione di ingresso dell'acqua della pompa centrifuga, e l'acqua presente nella sorgente idrica più in basso rispetto all'ingresso dell'acqua della pompa centrifuga entra nella cavità della pompa centrifuga attraverso il tubo di ingresso dell'acqua della pompa centrifuga sotto l'azione della pressione atmosferica. Quando la cavità della pompa centrifuga e la tubazione di ingresso dell'acqua sono piene d'acqua, chiudere la valvola a saracinesca (6), aprire la valvola a saracinesca (2), collegare la pompa centrifuga al motore diesel tramite la frizione e aprire la valvola di uscita dell'acqua della pompa centrifuga, in modo che il gruppo pompa-motore diesel inizi a funzionare normalmente. Dopo il collaudo, il gruppo pompa-motore diesel è in grado di aspirare acqua da 2 metri al di sotto del tubo di ingresso della pompa centrifuga nella cavità della pompa centrifuga.
Il suddetto gruppo di pompe autoadescanti per motori diesel, che utilizza il flusso dei gas di scarico del motore diesel per generare il vuoto, presenta le seguenti caratteristiche:
1. Risolvere efficacemente il problema dell'autoadescamento del gruppo pompa del motore diesel;
2. Il tubo Venturi è di dimensioni ridotte, leggero e compatto, e il suo costo è inferiore a quello dei comuni sistemi di pompe a vuoto. Pertanto, il gruppo pompa-motore diesel con questa struttura consente di risparmiare spazio occupato dalle apparecchiature e costi di installazione, riducendo al contempo i costi di progettazione.
3. Il gruppo pompa per motore diesel di questa struttura rende più ampio l'utilizzo del gruppo pompa per motore diesel e ne migliora il campo di applicazione;
4. Il tubo di Venturi è facile da usare e da manutenere. Non richiede personale a tempo pieno per la sua gestione. Non essendoci parti di trasmissione meccanica, la rumorosità è bassa e non è necessario consumare olio lubrificante.
5. Il tubo di Venturi ha una struttura semplice e una lunga durata.
Il motivo per cui il gruppo pompa del motore diesel di questa struttura può aspirare acqua più in basso rispetto all'ingresso dell'acqua della pompa centrifuga e utilizzare appieno i gas di scarico scaricati dal funzionamento del motore diesel per farli fluire attraverso il tubo Venturi del componente centrale ad alta velocità, fa sì che il gruppo pompa del motore diesel che originariamente non aveva la funzione di autoadescamento ora abbia la funzione di autoadescamento.
IV: Migliorare l'altezza di assorbimento dell'acqua del gruppo pompa del motore diesel
Il gruppo pompa autoadescante per motore diesel descritto in precedenza ha una funzione di autoadescamento che sfrutta i gas di scarico del motore diesel per generare il vuoto all'interno del tubo di Venturi. Tuttavia, poiché il fluido di lavoro in questo tipo di pompa è costituito dai gas di scarico del motore diesel, la pressione è relativamente bassa e di conseguenza anche il vuoto risultante è relativamente basso, il che limita l'altezza di aspirazione della pompa centrifuga e, di conseguenza, il campo di applicazione del gruppo pompa. Per aumentare l'altezza di aspirazione della pompa centrifuga, è necessario incrementare il grado di vuoto nella zona di aspirazione del tubo di Venturi. In base al principio di funzionamento del tubo di Venturi, per migliorare il grado di vuoto nella zona di aspirazione, è necessario progettare un ugello di lavoro specifico. Questo può essere di tipo sonico o addirittura supersonico, aumentando al contempo la pressione del fluido dinamico che lo attraversa.
Per aumentare la pressione originale del fluido motore Venturi che scorre nel gruppo pompa del motore diesel, è possibile installare un turbocompressore nel tubo di scarico del motore diesel [3]. Il turbocompressore [3] è un dispositivo di compressione dell'aria che utilizza l'impulso inerziale dei gas di scarico scaricati dal motore per spingere la turbina nella camera della turbina, la turbina aziona la girante coassiale e la girante comprime l'aria. La sua struttura e il principio di funzionamento sono mostrati nella Figura 3. Il turbocompressore è suddiviso in tre tipi: alta pressione, media pressione e bassa pressione. Le pressioni del gas compresso in uscita sono: alta pressione maggiore di 0,3 MPa, media pressione 0,1-0,3 MPa, bassa pressione inferiore a 0,1 MPa e la pressione del gas compresso in uscita dal turbocompressore è relativamente stabile. Se il gas compresso in ingresso dal turbocompressore viene utilizzato come fluido motore Venturi, è possibile ottenere un grado di vuoto maggiore, ovvero aumenta l'altezza di aspirazione dell'acqua del gruppo pompa del motore diesel.
五： conclusioni:Il gruppo pompa autoadescante con motore diesel, che sfrutta il flusso dei gas di scarico del motore per generare il vuoto, utilizza appieno l'elevata velocità del flusso dei gas di scarico, il tubo Venturi e la tecnologia di sovralimentazione generati durante il funzionamento del motore diesel per aspirare il gas nella cavità della pompa e nel tubo di ingresso dell'acqua della pompa centrifuga. Si crea così un vuoto e l'acqua, che si trova al di sotto della sorgente d'acqua della pompa centrifuga, viene aspirata nel tubo di ingresso dell'acqua e nella cavità della pompa centrifuga, consentendo al gruppo pompa con motore diesel di autoadescarsi. Questo tipo di gruppo pompa con motore diesel presenta i vantaggi di una struttura semplice, un funzionamento pratico e un costo contenuto, ampliando il campo di applicazione del gruppo pompa con motore diesel.
Data di pubblicazione: 17 agosto 2022