Пароструйные насосы

Основными рабочими узлами пароструйного насоса являются головка с паровым соплом, смешивающее сопло и диффузор. Паровое сопло предназначено для понижения давления газа до уровня соответствующего давлению перекачиваемого газа.

Пароструйные насосные установки относятся к высоковакуумным типам.

Тем не менее, предельный вакуум пароструйных агрегатов зависит исключительно от показателя давления паров перекачиваемого вещества. Чаще всего пароструйные насосы оснащены несколькими соплами, которые располагаются последовательно.

Функционирование данного вида насосных установок состоит в том, что струя пара совершает откачивающее действие. Пар перемещается сквозь паропровод и на скорости выходит через сопло в виде струй, которые направлены на охлаждающую стенку насоса.

Насосная установка имеет входное отверстие, сквозь которое молекулы газа попадают в струю пара, которая направлена на стенки, охлаждаемые водой. В результате конденсации капли жидкости попадают в кипятильник и как следствие рабочая жидкость в насосе циркулирует непрерывно.

Пароструйные насосные установки подразделяются на эжекторные (низковакуумные) и диффузионные (высоковакуумные).

Диффузионные агрегаты делятся на ртутные или паромасленные. Принцип их работы заключается в том, что откачиваемый воздух проникает в струю пара/ масла/ртути, которая выбрасывается с огромной скоростью, что и создает глубокий вакуум.

Основные части диффузионного насоса: кипятильник, диффузионное сопло, которое крепится на паропроводе, холодильник, выпускной и впускной патрубок.

Эжекторные насосы работают по аналогии с диффузионными агрегатами.

Основные части эжекторного насоса: кипятильник, сверхзвуковое эжекторное сопло, камеры смешения, выпускной и впускной фланец. Корпус насоса и камера смешения изолированы друг от друга.

Корпус данного вида насосов сделан из стекла и металла, они просты в изготовлении, надежны и герметичны. Недостаток стеклянной части является невысокая стойкость к термическим и механическим воздействиям.

Пароструйные насосы работают с жидкостями, отвечающими следующим требованиям: пары максимально упруги при рабочей температуре и минимально упруги при комнатной температуре, обладают высокой стойкостью к разложению в процессе нагревания, высоким уровнем химической стойкости по отношению к откачиваемым газам, способны образовывать пар при минимальном нагреве, а также растворять газы.

Показатель минимальной упругости паров (20ºС) необходим, чтобы добиться наименьшего предельного давления. Максимум давления паров в процессе работы насоса повышает давление на выходе и снижает мощность подогревателя. Способность газов растворяться в перекачиваемом веществе увеличивает обратный поток. При небольшой температуре парообразования мощность нагревателя может быть меньше.

Перекачиваемой жидкостью может быть ртуть, сложные эфиры органических спиртов/кислот, минеральное масло и т.п. Ртуть обладает стойкостью к окислению, имеет однородный состав, не способна растворять газы, при нагреве имеет высокий уровень упругости, не разлагается. Минеральные масла характеризуются низким показателем упругости при комнатной температуре, средней термостойкостью, но способны образовывать налет и окислять. Кремнийорганические вещества и эфиры отличаются высокой стойкостью к окислению, но в связи с дороговизной применяются только для получения сверхвысокого вакуума.

Для защиты от попадания паров масла в межстенное пространство сосуда, между откачиваемым сосудом и насосной установкой устанавливают ловушку, которая охлаждается при помощи жидкого азота. В связи с тем, что предельное давление пароструйных насосов зависит от обратного потока паров перекачиваемого вещества, давление возможно снизить при помощи ловушки (конденсирующей, диссоциирующей, адсорбирующей). Ловушка всегда соответствует следующим требованиям: максимальная защита и максимальная удельная проводимость.

К преимуществам пароструйных наосов можно отнести отсутствие подвижных частей, простоту и компактность конструкции, легкость установки и наладки (нет необходимости в фундаментах и трансмиссиях). К недостаткам можно причислить тот факт, что в газовый поток примешивается рабочий пар, создающий сжатие.

Пароструйные насосы используются в случаях, когда допускается смешение перекачиваемого вещества с водой, которая образуется в процессе конденсации пара, и ее нагревание. Такие насосные установки применяют для подачи воды в паровые котлы.