Анотація: У цій статті представлено самовсмоктувальний насосний агрегат дизельного двигуна, який використовує потік вихлопних газів від дизельного двигуна для отримання вакууму, включаючи відцентровий насос, дизельний двигун, зчеплення, трубку Вентурі, глушник, вихлопну трубу тощо. Вихідний вал дизельного двигуна складається з зчеплення та муфти. Глушник з'єднаний з вхідним валом відцентрового насоса, а на випускному отворі глушника дизельного двигуна встановлено засувку; збоку глушника додатково розташована вихлопна труба, а вихлопна труба з'єднана з впускним отвором трубки Вентурі, а збоку трубки Вентурі дорога з'єднана з випускним отвором насосної камери відцентрового насоса, на трубопроводі встановлені засувка та вакуумний односторонній клапан, а вихідна труба з'єднана з випускним отвором трубки Вентурі. Вихлопні гази, що виходять з дизельного двигуна, потрапляють у трубку Вентурі, а газ у насосній камері відцентрового насоса та впускному трубопроводі відцентрового насоса відкачується, утворюючи вакуум, завдяки чому вода нижче впускного отвору відцентрового насоса всмоктується в насосну камеру для забезпечення нормального дренажу.
Дизельний насосний агрегат – це насосний агрегат для водопостачання, що працює на дизельному двигуні, який широко використовується для дренажу, сільськогосподарського зрошення, протипожежного захисту та тимчасового перекачування води. Дизельні насоси часто використовуються в умовах, коли вода забирається з-під впускного отвору водяного насоса. Наразі для перекачування води в таких умовах часто використовуються такі методи:
01. Встановіть донний клапан на кінці впускної труби водяного насоса у всмоктувальному басейні: перед запуском дизельного насосного агрегату заповніть порожнину водяного насоса водою. Після видалення повітря з камери насоса та впускного трубопроводу водяного насоса запустіть дизельний насосний агрегат для забезпечення нормального водопостачання. Оскільки донний клапан встановлений на дні басейну, його несправність дуже ускладнює його обслуговування. Крім того, для дизельного насосного агрегату з великою витратою води через велику порожнину насоса та великий діаметр впускної труби для води потрібна велика кількість води, а ступінь автоматизації низький, що дуже незручно у використанні.
02. Дизельний насосний агрегат оснащений вакуумним насосним агрегатом для дизельного двигуна: після першого запуску вакуумного насосного агрегату дизельного двигуна повітря з камери насоса та впускного трубопроводу водяного насоса відкачується, створюючи вакуум, і вода з джерела води під дією атмосферного тиску потрапляє у впускний трубопровід водяного насоса та камеру насоса. Перезапустіть насосний агрегат для забезпечення нормального водопостачання всередині. Вакуумний насос у цьому методі водопоглинання також повинен приводитися в рух дизельним двигуном, а вакуумний насос повинен бути оснащений пароводяним сепаратором, що не тільки збільшує займаний простір обладнання, але й збільшує його вартість.
03. Самовсмоктувальний насос поєднується з дизельним двигуном: самовсмоктувальний насос має низьку ефективність та великий об'єм, а також невелику подачу та низький підйом, що в багатьох випадках не може задовольнити вимоги використання. Щоб зменшити вартість обладнання для насосного агрегату дизельного двигуна, зменшити простір, що займається насосним агрегатом, розширити діапазон використання насосного агрегату дизельного двигуна та повною мірою використовувати вихлопні гази, що утворюються дизельним двигуном, що працює на високій швидкості, через трубку Вентурі [1], порожнину відцентрового насоса та відцентровий насос потрапляють. Газ у водопроводі скидається через всмоктувальний інтерфейс трубки Вентурі, з'єднаний з випускним отвором камери відцентрового насоса, і в камері насоса відцентрового насоса та впускному трубопроводі відцентрового насоса створюється вакуум, і вода у джерелі води знаходиться нижче впускного трубопроводу відцентрового насоса, під дією атмосферного тиску вона потрапляє у впускний трубопровід водяного насоса та порожнину насоса відцентрового насоса, тим самим заповнюючи впускний трубопровід відцентрового насоса та порожнину насоса відцентрового насоса, а потім запускається муфта, щоб з'єднати дизельний двигун з відцентровим насосом, і відцентровий насос починає здійснювати нормальне водопостачання.
Принцип роботи трубки Вентурі
Вентурі — це пристрій для отримання вакууму, який використовує рідину для передачі енергії та маси. Його загальна структура показана на рисунку 1. Він складається з робочого сопла, зони всмоктування, змішувальної камери, горловини та дифузора. Це генератор вакууму. Основним компонентом пристрою є новий, ефективний, чистий та економічний вакуумний елемент, який використовує джерело рідини з позитивним тиском для створення негативного тиску. Робочий процес отримання вакууму виглядає наступним чином:
01. Ділянка від точки 1 до точки 3 є етапом прискорення динамічної рідини в робочому сопло. Рушійна рідина з вищим тиском надходить у робоче сопло Вентурі з меншою швидкістю на вході в робоче сопло (ділянка точки 1). Під час потоку в конічній ділянці робочого сопла (ділянка 1 до ділянки 2) з механіки рідини можна знати, що для рівняння нерозривності нестисливої рідини [2] динамічний потік рідини Q1 ділянки 1 та динамічна сила ділянки 2. Співвідношення між швидкістю потоку рідини Q2 має вигляд Q1=Q2.
Сциліцет A1v1= A2v2
У формулі A1, A2 - площа поперечного перерізу точки 1 та точки 2 (м2);
v1, v2 — швидкість рідини, що протікає через переріз точки 1 та переріз точки 2, м/с.
З наведеної вище формули видно, що зі збільшенням поперечного перерізу швидкість потоку зменшується; зі зменшенням поперечного перерізу швидкість потоку збільшується.
Для горизонтальних труб, згідно з рівнянням Бернуллі для нестисливих рідин
P1+ (1/2)*ρv12=P2+(1/2)ρv22
У формулі P1, P2 - відповідні тиски в поперечному перерізі точки 1 та точки 2 (Па)
v1, v2 — швидкість рідини (м/с), що протікає через переріз у точці 1 та точці 2
ρ — густина рідини (кг/м³)
З наведеної вище формули видно, що швидкість потоку динамічної рідини безперервно зростає, а тиск безперервно зменшується від точки 1 до точки 2. Коли v2>v1, P1>P2, і v2 збільшується до певного значення (може досягти швидкості звуку), P2 буде менше одного атмосферного тиску, тобто в точці 3 утворюватиметься негативний тиск.
Коли рушійна рідина потрапляє в секцію розширення робочого сопла, тобто в секцію від точки 2 до секції в точці 3, швидкість рушійної рідини продовжує зростати, а тиск продовжує падати. Коли динамічна рідина досягає вихідної секції робочого сопла (секції в точці 3), швидкість динамічної рідини досягає максимуму і може досягти надзвукової швидкості. У цей час тиск у секції в точці 3 досягає мінімуму, тобто ступінь вакууму досягає максимуму, який може досягати 90 кПа.
02. Ділянка від точки 3 до точки 5 є етапом змішування робочої рідини та рідини, що перекачується.
Високошвидкісна рідина, утворена динамічною рідиною на вихідній ділянці робочого сопла (ділянка в точці 3), утворюватиме вакуумну область поблизу виходу робочого сопла, так що всмоктана рідина поблизу відносно високого тиску буде всмоктуватися під дією різниці тисків у змішувальну камеру. Перекачувана рідина всмоктується в змішувальну камеру в ділянці точки 9. Під час потоку від ділянки точки 9 до ділянки точки 5 швидкість перекачуваної рідини постійно зростає, а тиск продовжує знижуватися до потужності на ділянці від ділянки точки 9 до ділянки точки 3. Тиск рідини на вихідній ділянці робочого сопла (точка 3).
У секції змішувальної камери та передній секції горловини (секція від точки 3 до точки 6) рушійна рідина та рідина, що перекачується, починають змішуватися, відбувається обмін імпульсом та енергією, а кінетична енергія, перетворена з потенціальної енергії тиску рушійної рідини, передається рідині, що перекачується, так що швидкість динамічної рідини поступово зменшується, швидкість всмоктуваного тіла поступово збільшується, а обидві швидкості поступово зменшуються та наближаються. Нарешті, у секції точки 4 обидві швидкості досягають однакової швидкості, і горловина та дифузор Вентурі розряджаються.
三:Склад та принцип роботи самовсмоктуючого насосного агрегату, який використовує потік вихлопних газів дизельного двигуна для отримання вакууму
Вихлопні гази дизельного двигуна – це вихлопні гази, що викидаються дизельним двигуном після спалювання дизельного палива. Вони належать до вихлопних газів, але мають певну кількість тепла та тиску. Після випробувань, проведених відповідними дослідницькими відділами, тиск вихлопних газів, що викидаються дизельним двигуном, оснащеним турбокомпресором [3], може досягати 0,2 МПа. З точки зору ефективного використання енергії, захисту навколишнього середовища та зниження експлуатаційних витрат, використання вихлопних газів, що викидаються в результаті роботи дизельного двигуна, стало темою дослідження. Турбокомпресор [3] використовує вихлопні гази, що викидаються в результаті роботи дизельного двигуна. Як робочий компонент, він використовується для підвищення тиску повітря, що надходить у циліндр дизельного двигуна, щоб дизельний двигун міг згоряти повніше, а також для покращення потужності дизельного двигуна, підвищення питомої потужності, покращення економії палива та зменшення шуму. Нижче наведено приклад використання вихлопних газів, що утворюються під час роботи дизельного двигуна, як робочої рідини. Газ у камері насоса відцентрового насоса та впускній трубі відцентрового насоса відсмоктується через трубку Вентурі, і в камері насоса відцентрового насоса та впускній трубі відцентрового насоса створюється вакуум. Під дією атмосферного тиску вода, що знаходиться нижче рівня джерела води на вході відцентрового насоса, потрапляє у впускний трубопровід відцентрового насоса та порожнину насоса відцентрового насоса, тим самим заповнюючи впускний трубопровід та порожнину насоса відцентрового насоса, і запускаючи відцентровий насос для забезпечення нормального водопостачання. Його структура показана на рисунку 2, а процес роботи виглядає наступним чином:
Як показано на рисунку 2, вхід води відцентрового насоса з'єднаний з трубопроводом, зануреним у басейн під виходом водяного насоса, а вихід води з'єднаний з вихідним клапаном водяного насоса та трубопроводом. Перед запуском дизельного двигуна вихідний клапан води відцентрового насоса закривається, засувка (6) відкривається, і відцентровий насос відокремлюється від дизельного двигуна за допомогою зчеплення. Після запуску та нормальної роботи дизельного двигуна засувка (2) закривається, і вихлопні гази, що випускаються дизельним двигуном, потрапляють у трубу Вентурі через вихлопну трубу (4) з глушника та виходять з вихлопної труби (11). У цьому процесі, згідно з принципом трубки Вентурі, газ у насосній камері відцентрового насоса потрапляє в трубу Вентурі через засувку та вихлопну трубу, змішується з вихлопними газами дизельного двигуна, а потім виходить з вихлопної труби. Таким чином, у порожнині насоса відцентрового насоса та впускному трубопроводі для води відцентрового насоса утворюється вакуум, і вода з джерела води нижче впускного трубопроводу відцентрового насоса потрапляє в порожнину насоса відцентрового насоса через впускний трубопровод для води відцентрового насоса під дією атмосферного тиску. Коли порожнина насоса відцентрового насоса та впускний трубопровод для води заповняться водою, закрийте засувку (6), відкрийте засувку (2), з'єднайте відцентровий насос з дизельним двигуном через муфту та відкрийте випускний клапан для води відцентрового насоса, щоб насосний агрегат дизельного двигуна почав нормально працювати. Після випробування насосний агрегат дизельного двигуна може всмоктувати воду на 2 метри нижче впускного трубопроводу відцентрового насоса в порожнину насоса відцентрового насоса.
Вищезгадана група самовсмоктувальних насосів дизельного двигуна, що використовує потік вихлопних газів від дизельного двигуна для отримання вакууму, має такі характеристики:
1. Ефективно вирішити проблему самовсмоктуючої здатності насосного агрегату дизельного двигуна;
2. Трубка Вентурі має невеликі розміри, легку вагу та компактну конструкцію, а її вартість нижча, ніж у звичайних вакуумних насосних систем. Таким чином, дизельний насосний агрегат такої конструкції економить простір, який займає обладнання, та вартість монтажу, а також зменшує витрати на проектування.
3. Дизельний насосний агрегат такої конструкції розширює його можливості та покращує його діапазон використання;
4. Трубка Вентурі проста в експлуатації та обслуговуванні. Для її обслуговування не потрібен штатний персонал. Оскільки немає механічної передачі, рівень шуму низький, і не потрібно споживати мастило.
5. Трубка Вентурі має просту структуру та тривалий термін служби.
Причина, чому насосний агрегат дизельного двигуна такої конструкції може всмоктувати воду нижче рівня впускного отвору відцентрового насоса та повною мірою використовувати вихлопні гази, що утворюються під час роботи дизельного двигуна, для протікання через трубку Вентурі основного компонента з високою швидкістю, полягає в тому, що насосний агрегат дизельного двигуна спочатку не має функції самовсмоктування. З функцією самовсмоктування.
Розділ: Покращення висоти водопоглинання насосного агрегату дизельного двигуна
Описаний вище самовсмоктувальний насосний агрегат для дизельного двигуна має функцію самовсмоктування, використовуючи вихлопні гази, що випускаються дизельним двигуном, для протікання через трубку Вентурі для створення вакууму. Однак робочою рідиною в насосному агрегаті дизельного двигуна з такою конструкцією є вихлопні гази, що випускаються дизельним двигуном, а тиск відносно низький, тому результуючий вакуум також відносно низький, що обмежує висоту водопоглинання відцентрового насоса, а також обмежує діапазон використання насосного агрегату. Якщо потрібно збільшити висоту всмоктування відцентрового насоса, необхідно збільшити ступінь вакууму в зоні всмоктування трубки Вентурі. Відповідно до принципу роботи трубки Вентурі, для покращення ступеня вакууму в зоні всмоктування трубки Вентурі необхідно сконструювати робоче сопло трубки Вентурі. Воно може бути звукового типу або навіть надзвукового типу, а також збільшувати початковий тиск динамічної рідини, що протікає через трубку Вентурі.
Для збільшення початкового тиску робочої рідини Вентурі, що потікає в насосному агрегаті дизельного двигуна, у вихлопну трубу дизельного двигуна можна встановити турбокомпресор [3]. Турбокомпресор [3] - це пристрій для стиснення повітря, який використовує інерційний імпульс вихлопних газів, що викидаються з двигуна, для штовхання турбіни в турбінній камері, турбіна приводить в рух коаксіальне робоче колесо, а робоче колесо стискає повітря. Його структура та принцип роботи показані на рисунку 3. Турбокомпресор поділяється на три типи: високого тиску, середнього тиску та низького тиску. Вихідний тиск стисненого газу: високий тиск більше 0,3 МПа, середній тиск 0,1-0,3 МПа, низький тиск менше 0,1 МПа, а тиск стисненого газу, що виходить з турбокомпресора, є відносно стабільним. Якщо стиснений газ, що входить з турбокомпресора, використовується як робоча рідина Вентурі, можна отримати вищий ступінь вакууму, тобто збільшити висоту водопоглинання насосним агрегатом дизельного двигуна.
五: висновки:Самовсмоктувальний насосний агрегат дизельного двигуна, який використовує потік вихлопних газів від дизельного двигуна для створення вакууму, повністю використовує високошвидкісний потік вихлопних газів, трубку Вентурі та технологію турбонаддуву, що утворюється під час роботи дизельного двигуна, для відкачування газу з порожнини насоса та впускної труби відцентрового насоса. Створюється вакуум, і вода, що знаходиться нижче рівня джерела води відцентрового насоса, всмоктується у впускну трубу та порожнину відцентрового насоса, завдяки чому насосний агрегат дизельного двигуна має ефект самовсмоктування. Насосний агрегат дизельного двигуна такої конструкції має переваги простої конструкції, зручності експлуатації та низької вартості, а також розширює діапазон використання насосного агрегату дизельного двигуна.
Час публікації: 17 серпня 2022 р.