[发明专利]液体泵实际工作循环模型的建立方法

说明书

本发明公开了一种液体泵实际工作循环模型的建立方法，应用于以恒定转速运转的液环真空泵，假设液环泵的吸入压力为p₁，排气压力为p₂，实际吸入气量为q，该建立方法包括下列步骤：S1、计算理论气量q_th；S2、计算残留气量q₀；S3、计算实际气量q。本发明方法基于往复式容积压缩机工作循环机理，建立了液环泵工作“吸气‑压缩‑排气‑膨胀”的实际工作循环模型，该实际工作循环模型将排气后残留的气体q₀及其膨胀过程考虑在内，得出了实际吸入气量的计算公式，解决了现有理论模型计算结果与实际结果偏差较大问题，为液环泵吸入气量的计算及性能预测提供了理论依据。

技术领域

本发明涉及液环泵技术领域，具体涉及一种液体泵实际工作循环模型的建立方法，特别涉及一种液环泵实际工作循环“吸气-压缩-排气-膨胀”理论模型的建立及其在吸入气量计算方面的应用。

背景技术

液环泵是液环真空泵和液环压缩机的统称。液环泵具有等温压缩、可抽送易燃易爆气体、结构简单、使用维修方便等特点，因此广泛应用于石油、化工、电力、冶金、制药、轻工等领域。液环泵的工作原理如图1所示。当叶轮按顺时针方向旋转时，因离心力的作用使工作液体甩向泵体四周形成液环，由于叶轮的偏心设计，叶片与液环所分割的腔体由小变大，气体从吸气口吸入泵内。随着叶轮的旋转，分割的腔体由大变小，气体被压缩并由排气口排出泵外完成整个吸气压缩过程。

和往复式容积压缩机工作循环类似，传统理论将液环泵气体部分的理论工作循环分为三个过程(如图2b)：①吸气过程(如图2a的OD→OA区域)：1→2线，该过程吸气压力p₁不变，达到最大吸气量q；②压缩过程(如图2a的OA→OB区域)：2→3线，气体容积减少，压力升高并达到排气压力p₂；③排气过程(如图2a的OB→OC区域)：3→4线，排气压力p₂不变，泵内气体排空。叶轮每旋转一周，液环泵就完成“吸气—压缩—排气”一个理论工作循环。叶轮相应的工作区域分为吸气区、压缩区和排气区。对于给定几何参数的液环泵，基于“吸气—压缩—排气”的工作循环假设，得到在压缩比σ＝p₂/p₁≤σ_cr满足的条件下，液环泵保持一定的理论吸气量q_th＝f(ω)，其中ω是叶轮的旋转角速度，σ_cr是临界压缩比。为确定任意旋转角度的压缩比在压缩区内还需要数值求解非线性的三次方程。

上述传统理论在国内外被广泛使用并一直沿用至今，但按现有理论模型得到的液环泵理论吸气量q_th＝f(ω)与实测结果偏差较大(如图3)，尤其对于较大压缩比的工况。这是由于该液环泵工作理论是基于“吸气—压缩—排气”理想工作循环假设得到的。和往复式压缩机一样，实际中液环泵排气结束后尚有残留的高压气体q₀(如图1)，经过一个膨胀过程后(如如图2a的OC→OD区域；图4的4→1线)气量变成q′返回到吸气区进入下一工作循环，因此实际的工作循环应是四个过程：“吸气—压缩—排气—膨胀”，液环泵实际吸入气量应是q＝q_th-q′。液环泵理想工作循环理论模型没有考虑排气后残留的气体q₀及其膨胀过程是导致理论和实际结果偏差较大的主要原因。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种液体泵实际工作循环模型的建立方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种液体泵实际工作循环模型的建立方法，应用于以恒定转速运转的液环真空泵，假设液环泵的吸入压力为p₁，排气压力为p₂，实际吸入气量为q，所述建立方法包括下列步骤：

S1、计算理论气量q_th；