Abstract: Dit artikel beschrijft een zelfaanzuigende pompunit voor dieselmotoren die de uitlaatgasstroom van de dieselmotor gebruikt om vacuüm te creëren. De unit bestaat uit een centrifugaalpomp, een dieselmotor, een koppeling, een venturibuis, een geluiddemper en een uitlaatpijp. De uitgaande as van de dieselmotor is verbonden met een koppeling. De geluiddemper is verbonden met de ingaande as van de centrifugaalpomp en er is een schuifafsluiter gemonteerd op de uitlaatpoort van de geluiddemper. Aan de zijkant van de geluiddemper is een uitlaatpijp aangebracht, die is verbonden met de luchtinlaat van de venturibuis. De aansluiting van de venturibuis op de uitlaatpoort van de pompkamer van de centrifugaalpomp, met een schuifafsluiter en een terugslagklep voor vacuüm, en een uitlaatpijp die is verbonden met de uitlaatpoort van de venturibuis. De uitlaatgassen van de dieselmotor worden in de venturibuis geleid. Het gas in de pompkamer van de centrifugaalpomp en de waterinlaatleiding van de centrifugaalpomp worden weggezogen, waardoor een vacuüm ontstaat. Hierdoor wordt het water dat zich onder de waterinlaat van de centrifugaalpomp bevindt, in de pompkamer gezogen, wat zorgt voor een normale afvoer.
De dieselpompunit is een waterpompunit die wordt aangedreven door een dieselmotor en die veel wordt gebruikt voor drainage, landbouwbevloeiing, brandbestrijding en tijdelijk watertransport. Dieselpompen worden vaak gebruikt in situaties waar water van onder de waterinlaat van de pomp wordt aangezogen. Momenteel worden de volgende methoden vaak gebruikt om water in deze situatie te pompen:
01. Installeer een bodemklep aan het uiteinde van de inlaatleiding van de waterpomp in het aanzuigbad: vul de pompkamer met water voordat de dieselmotorpomp wordt gestart. Nadat de lucht in de pompkamer en de waterinlaatleiding van de waterpomp is afgetapt, start u de dieselmotorpomp om een normale watertoevoer te garanderen. Omdat de bodemklep zich op de bodem van het bad bevindt, is onderhoud erg lastig als deze defect raakt. Bovendien vereist een dieselmotorpomp met een grote capaciteit, vanwege de grote pompkamer en de grote diameter van de waterinlaatleiding, een grote hoeveelheid water, waardoor de mate van automatisering laag is en het gebruik ervan erg onhandig is.
02. De dieselmotorpompset is uitgerust met een dieselmotorvacuümpompset: door eerst de dieselmotorvacuümpompset te starten, wordt de lucht in de pompkamer en de waterinlaatleiding van de waterpomp weggepompt, waardoor een vacuüm ontstaat. Het water uit de waterbron stroomt vervolgens onder invloed van de atmosferische druk de waterinlaatleiding en de pompkamer in. Na het opnieuw starten van de dieselmotorpompset is de normale watertoevoer hersteld. De vacuümpomp in deze wateraanzuigmethode moet ook door een dieselmotor worden aangedreven en moet zijn uitgerust met een stoom-waterafscheider. Dit verhoogt niet alleen de benodigde ruimte, maar ook de kosten van de apparatuur.
03. De zelfaanzuigende pomp in combinatie met de dieselmotor: de zelfaanzuigende pomp heeft een laag rendement en een groot volume, en de zelfaanzuigende pomp heeft een kleine doorstroom en een lage opvoerhoogte, waardoor deze in veel gevallen niet aan de gebruikseisen voldoet. Om de kosten van de dieselmotorpompset te verlagen, de ruimte die de pompset inneemt te verkleinen, het toepassingsgebied van de dieselmotorpompset te vergroten en optimaal gebruik te maken van de uitlaatgassen die door de dieselmotor bij hoge snelheid worden gegenereerd, wordt via de Venturi-buis [1] de pompkamer van de centrifugaalpomp en de pompkamer van de centrifugaalpomp in de waterleiding afgevoerd. Het gas in de waterleiding wordt afgevoerd via de zuiginterface van de Venturi-buis die is verbonden met de uitlaatpoort van de pompkamer van de centrifugaalpomp. Hierdoor ontstaat een vacuüm in de pompkamer van de centrifugaalpomp en de waterinlaatleiding van de centrifugaalpomp. Het water in de waterbron, dat zich lager bevindt dan de waterinlaat van de centrifugaalpomp, wordt onder invloed van de atmosferische druk de waterinlaatleiding van de waterpomp en de pompkamer van de centrifugaalpomp ingeleid, waardoor de waterinlaatleiding en de pompkamer van de centrifugaalpomp worden gevuld. Vervolgens wordt de koppeling van de dieselmotor met de centrifugaalpomp ingeschakeld, waardoor de centrifugaalpomp in werking treedt. normale watervoorziening.
II: het werkingsprincipe van de Venturi-buis
Een Venturi is een apparaat voor het opwekken van vacuüm dat vloeistof gebruikt om energie en massa over te dragen. De gebruikelijke structuur is weergegeven in Figuur 1. Het bestaat uit een werkmondstuk, een zuiggebied, een mengkamer, een vernauwing en een diffusor. Het is een vacuümgenerator. Het belangrijkste onderdeel van het apparaat is een nieuw, efficiënt, schoon en economisch vacuümelement dat een vloeistofbron met positieve druk gebruikt om negatieve druk te genereren. Het proces voor het opwekken van vacuüm is als volgt:
01. Het gedeelte van punt 1 tot en met punt 3 is de acceleratiefase van de dynamische vloeistof in het werkmondstuk. De hogeredruk-aandrijfvloeistof komt met een lagere snelheid het werkmondstuk van de venturi binnen bij de inlaat van het werkmondstuk (gedeelte punt 1). Wanneer de vloeistof door het taps toelopende gedeelte van het werkmondstuk stroomt (gedeelte 1 tot en met gedeelte 2), kan uit de vloeistofmechanica worden afgeleid dat, volgens de continuïteitsvergelijking van een onsamendrukbare vloeistof [2], de relatie tussen de dynamische vloeistofstroom Q1 van gedeelte 1 en de dynamische kracht van gedeelte 2 de volgende is: Q1=Q2.
Scilicet A1v1= A2v2
In de formule zijn A1 en A2 de dwarsdoorsnedeoppervlakte van punt 1 en punt 2 (m²);
v1, v2 — de vloeistofsnelheid die door het gedeelte bij punt 1 en het gedeelte bij punt 2 stroomt, in m/s.
Uit bovenstaande formule blijkt dat bij een grotere dwarsdoorsnede de stroomsnelheid afneemt, en bij een kleinere dwarsdoorsnede de stroomsnelheid toeneemt.
Voor horizontale leidingen geldt de vergelijking van Bernoulli voor onsamendrukbare vloeistoffen.
P1+(1/2)*ρv12=P2+(1/2)ρv22
In de formule zijn P1 en P2 de corresponderende druk op de doorsnede van punt 1 en punt 2 (Pa).
v1, v2 — vloeistofsnelheid (m/s) die door de doorsnede stroomt bij punt 1 en punt 2
ρ — dichtheid van de vloeistof (kg/m³)
Uit de bovenstaande formule blijkt dat de stroomsnelheid van de dynamische vloeistof continu toeneemt en de druk continu afneemt van punt 1 tot punt 2. Wanneer v2 > v1, is P1 > P2. Wanneer v2 een bepaalde waarde bereikt (de geluidssnelheid kan bereiken), zal P2 lager zijn dan één atmosferische druk, wat betekent dat er een negatieve druk ontstaat bij punt 3.
Wanneer de aandrijfvloeistof het expansiegedeelte van het werkmondstuk binnenkomt, dat wil zeggen het gedeelte van punt 2 tot en met punt 3, blijft de snelheid van de aandrijfvloeistof toenemen en de druk afnemen. Wanneer de aandrijfvloeistof het uitlaatgedeelte van het werkmondstuk (punt 3) bereikt, bereikt de snelheid van de aandrijfvloeistof zijn maximum en kan deze de geluidssnelheid overschrijden. Op dat moment bereikt de druk bij punt 3 zijn minimum, oftewel de vacuümgraad bereikt zijn maximum, dat kan oplopen tot 90 kPa.
02. Het gedeelte van punt 3 tot en met punt 5 is de mengfase van de aandrijfvloeistof en de verpompte vloeistof.
De hogesnelheidsvloeistof die ontstaat door de dynamische vloeistof bij de uitlaat van het werkmondstuk (punt 3) creëert een vacuümgebied nabij de uitlaat van het werkmondstuk. Hierdoor wordt de aangezogen vloeistof, die zich in de buurt van de relatief hoge druk bevindt, onder invloed van het drukverschil de mengkamer ingezogen. De opgepompte vloeistof wordt bij punt 9 in de mengkamer gezogen. Tijdens de stroming van punt 9 naar punt 5 neemt de snelheid van de opgepompte vloeistof continu toe, terwijl de druk blijft dalen tot de druk bij de uitlaat van het werkmondstuk (punt 3).
In het mengkamergedeelte en het voorste gedeelte van de vernauwing (gedeelte van punt 3 tot en met punt 6) beginnen de aandrijfvloeistof en de te verpompen vloeistof zich te mengen. Impuls en energie worden uitgewisseld en de kinetische energie, omgezet uit de potentiële drukenergie van de aandrijfvloeistof, wordt overgedragen aan de te verpompen vloeistof. Hierdoor neemt de snelheid van de aandrijfvloeistof geleidelijk af, neemt de snelheid van de aangezogen vloeistof geleidelijk toe, en nemen beide snelheden geleidelijk af tot ze elkaar naderen. Uiteindelijk bereiken beide snelheden bij punt 4 dezelfde snelheid, waarna de vernauwing en de diffusor van de venturi worden uitgestoten.
三:De samenstelling en het werkingsprincipe van de zelfaanzuigende pompgroep die de uitlaatgasstroom van de dieselmotor gebruikt om een vacuüm te creëren.
Dieselmotoruitlaatgassen verwijzen naar de uitlaatgassen die vrijkomen bij de verbranding van dieselolie door een dieselmotor. Hoewel het uitlaatgas betreft, bevat het een bepaalde hoeveelheid warmte en druk. Uit tests door relevante onderzoeksafdelingen is gebleken dat de druk van de uitlaatgassen die vrijkomen bij een dieselmotor met een turbocompressor [3] 0,2 MPa kan bereiken. Vanuit het oogpunt van efficiënt energiegebruik, milieubescherming en verlaging van de bedrijfskosten is het benutten van de uitlaatgassen die vrijkomen bij de werking van de dieselmotor een belangrijk onderzoeksonderwerp geworden. De turbocompressor [3] benut de uitlaatgassen die vrijkomen bij de werking van de dieselmotor. Als onderdeel van de vermogensopbouw wordt deze gebruikt om de druk van de lucht die de cilinder van de dieselmotor binnenkomt te verhogen, zodat de dieselmotor vollediger kan verbranden. Dit leidt tot een verbetering van de vermogensprestaties van de dieselmotor, een hoger specifiek vermogen, een lager brandstofverbruik en een lagere geluidsproductie. Het volgende beschrijft een toepassing van de uitlaatgassen die vrijkomen bij de werking van een dieselmotor als aandrijfmedium. De gassen in de pompkamer van de centrifugaalpomp en de waterinlaatleiding van de centrifugaalpomp worden via een venturibuis afgezogen, waardoor er een vacuüm ontstaat in de pompkamer en de waterinlaatleiding. Onder invloed van de atmosferische druk stroomt het water, dat zich onder het niveau van de waterbron bij de inlaat van de centrifugaalpomp bevindt, de pompkamer in. Hierdoor worden de pompkamer en de inlaatleiding gevuld en start de centrifugaalpomp, wat zorgt voor een normale watertoevoer. De structuur is weergegeven in figuur 2 en de werking is als volgt:
Zoals weergegeven in figuur 2, is de waterinlaat van de centrifugaalpomp verbonden met de leiding die zich in het bassin onder de uitlaat van de waterpomp bevindt, en is de wateruitlaat verbonden met de uitlaatklep en leiding van de waterpomp. Voordat de dieselmotor start, wordt de wateruitlaatklep van de centrifugaalpomp gesloten, de schuifafsluiter (6) geopend en de centrifugaalpomp via de koppeling van de dieselmotor gescheiden. Nadat de dieselmotor is gestart en normaal draait, wordt de schuifafsluiter (2) gesloten en komen de uitlaatgassen van de dieselmotor via de uitlaatpijp (4) vanuit de geluiddemper in de venturibuis terecht en worden ze via de uitlaatpijp (11) afgevoerd. Volgens het principe van de venturibuis komt het gas in de pompkamer van de centrifugaalpomp via de schuifafsluiter en de uitlaatpijp in de venturibuis terecht, mengt zich met de uitlaatgassen van de dieselmotor en wordt vervolgens via de uitlaatpijp afgevoerd. Op deze manier ontstaat er een vacuüm in de pompkamer van de centrifugaalpomp en de wateraanvoerleiding van de centrifugaalpomp. Het water in de waterbron, lager gelegen dan de wateraanvoerleiding van de centrifugaalpomp, stroomt onder invloed van de atmosferische druk via de wateraanvoerleiding de pompkamer van de centrifugaalpomp binnen. Wanneer de pompkamer van de centrifugaalpomp en de wateraanvoerleiding met water zijn gevuld, sluit u de schuifafsluiter (6), opent u de schuifafsluiter (2), verbindt u de centrifugaalpomp met de dieselmotor via de koppeling en opent u de wateruitlaatklep van de centrifugaalpomp, zodat de dieselmotorpompset normaal kan werken en water kan aanvoeren. Na de test blijkt dat de dieselmotorpompset water van 2 meter onder de aanvoerleiding van de centrifugaalpomp in de pompkamer van de centrifugaalpomp kan zuigen.
De bovengenoemde zelfaanzuigende dieselpompgroep, die gebruikmaakt van de uitlaatgasstroom van de dieselmotor om een vacuüm te creëren, heeft de volgende kenmerken:
1. Het probleem van het zelfaanzuigende vermogen van de dieselmotorpompset effectief oplossen;
2. De Venturi-buis is klein, licht en compact van formaat, en de kosten ervan liggen lager dan die van gangbare vacuümpompsystemen. Daarom bespaart een dieselmotorpompset met deze constructie ruimte en installatiekosten, en verlaagt het de engineeringkosten.
3. De dieselmotorpompset van deze constructie maakt het gebruik van de dieselmotorpompset breder en vergroot het toepassingsgebied ervan;
4. De Venturi-buis is eenvoudig te bedienen en te onderhouden. Er is geen vast personeel nodig om hem te beheren. Omdat er geen mechanisch aandrijfmechanisme is, is het geluid laag en is er geen smeerolie nodig.
5. De Venturibuis heeft een eenvoudige structuur en een lange levensduur.
De reden waarom de dieselmotorpompset met deze constructie water kan aanzuigen dat lager staat dan de waterinlaat van de centrifugaalpomp, en optimaal gebruik kan maken van de uitlaatgassen die vrijkomen bij de werking van de dieselmotor om deze met hoge snelheid door de Venturi-buis van het kerncomponent te laten stromen, is dat de dieselmotorpompset, die oorspronkelijk geen zelfaanzuigende functie had, deze nu wel krijgt.
Vier: Verbeter de wateropnamehoogte van de dieselmotorpompset.
De hierboven beschreven zelfaanzuigende pompset voor dieselmotoren heeft een zelfaanzuigende functie door de uitlaatgassen van de dieselmotor door de Venturi-buis te leiden en zo een vacuüm te creëren. De aandrijfvloeistof in deze pompset bestaat echter uit de uitlaatgassen van de dieselmotor, die een relatief lage druk hebben. Hierdoor is het resulterende vacuüm ook relatief laag, wat de aanzuighoogte van de centrifugaalpomp en daarmee het toepassingsgebied van de pompset beperkt. Om de aanzuighoogte van de centrifugaalpomp te verhogen, moet de vacuümgraad in het aanzuiggedeelte van de Venturi-buis worden verhoogd. Volgens het werkingsprincipe van de Venturi-buis moet, om de vacuümgraad in het aanzuiggedeelte te verbeteren, de sproeier van de Venturi-buis worden aangepast. Dit kan een sonische of zelfs een supersonische sproeier zijn, die tevens de oorspronkelijke druk van de vloeistof die door de Venturi stroomt verhoogt.
Om de oorspronkelijke druk van de Venturi-aandrijfvloeistof in de dieselmotorpompset te verhogen, kan een turbocompressor in de uitlaatpijp van de dieselmotor worden geïnstalleerd [3]. Een turbocompressor [3] is een luchtcompressie-apparaat dat de inertiële impuls van de uitlaatgassen van de motor gebruikt om de turbine in de turbinekamer aan te drijven. De turbine drijft de coaxiale waaier aan, die de lucht comprimeert. De structuur en het werkingsprincipe ervan worden weergegeven in figuur 3. Turbocompressoren zijn onderverdeeld in drie typen: hogedruk, middendruk en lagedruk. De druk van het uitgaande gecomprimeerde gas is: hogedruk is groter dan 0,3 MPa, middendruk is 0,1-0,3 MPa, lagedruk is kleiner dan 0,1 MPa. De druk van het uitgaande gecomprimeerde gas van de turbocompressor is relatief stabiel. Als het door de turbocompressor aangevoerde gecomprimeerde gas als Venturi-aandrijfvloeistof wordt gebruikt, kan een hogere vacuümgraad worden verkregen, dat wil zeggen dat de waterabsorptiehoogte van de dieselmotorpompset wordt verhoogd.
NL: conclusies:De zelfaanzuigende pompgroep voor dieselmotoren, die de uitlaatgasstroom van de dieselmotor gebruikt om een vacuüm te creëren, benut de hoge snelheid van de uitlaatgassen, de venturibuis en de turbotechnologie die tijdens de werking van de dieselmotor worden gegenereerd om het gas in de pompkamer en de waterinlaatleiding van de centrifugaalpomp aan te zuigen. Hierdoor ontstaat een vacuüm, waardoor water dat zich onder het waterniveau van de centrifugaalpomp bevindt, in de waterinlaatleiding en de pompkamer wordt gezogen. Dit zorgt voor een zelfaanzuigende werking van de pompgroep. Deze constructie van de dieselpompgroep heeft als voordelen een eenvoudige structuur, gebruiksgemak en lage kosten, en vergroot het toepassingsgebied van de pompgroep.
Geplaatst op: 17 augustus 2022