一種新型磁力循環(huán)泵的設計與測試
設計并研制了一種新型的磁力循環(huán)泵,具有密封性能良好且能夠長時間穩(wěn)定工作的特點,可以應用于較廣闊溫區(qū)的汽液相平衡試驗中。該磁力循環(huán)泵采用外部磁力驅(qū)動方式,避免了流體的熱污染和化學污染。因此該磁力循環(huán)泵可以為汽液相平衡試驗系統(tǒng)中的汽相或者液相循環(huán)提供動力,是整個系統(tǒng)的關鍵部件之一。
1、前言
汽液相平衡研究作為熱力學的分支,工程熱物理領域的基礎研究內(nèi)容。經(jīng)過多年的發(fā)展,汽液相平衡的試驗研究方法多種多樣,其中汽相單循環(huán)法因為操作簡便、取樣少、試驗精度高等優(yōu)點而被廣泛采用[1] 。汽相循環(huán)法汽液相平衡試驗系統(tǒng)如圖1所示,處于平衡釜上部的汽相工質(zhì)在循環(huán)泵驅(qū)動下進入循環(huán)管路,經(jīng)過循環(huán)泵,再回到平衡釜的底部,在鼓泡上升的過程中與平衡釜內(nèi)的液相工質(zhì)完成傳熱傳質(zhì),使得整個平衡釜內(nèi)的組分達到均勻狀態(tài)。
圖1 汽液相平衡試驗系統(tǒng)示意
應用于汽液相平衡試驗的磁力循環(huán)泵必須具備的條件是:
(1) 體積小、工作壓力高,如果在低溫氣液相平衡試驗中使用,還必須耐低溫;
(2) 循環(huán)流量小,調(diào)節(jié)方便,無化學和熱污染;
(3) 連續(xù)工作時間長,因為汽液相平衡試驗周期較長,所以要求磁力循環(huán)泵能夠穩(wěn)定且長時間的工作。
普通商業(yè)化的循環(huán)泵在流量、可調(diào)節(jié)性、耐低溫等方面很難滿足需要,因此該類型的試驗循環(huán)泵一般都是自行設計。在國外, Ruska W. E. A等開發(fā)了一種磁力泵,采用了活塞汽缸結(jié)構,流量適中,為了減少竄氣,活塞與汽缸之間的配合要好[2] ;另外Jong Sung L im在試驗中采用了一種循環(huán)泵,其流量非常小,只有0.145～0.172ml/ s[3] 。在國內(nèi),浙江大學的韓曉紅采用了一種電磁循環(huán)泵用于汽液相平衡試驗[4] ,清華大學的侯樹鑫等開發(fā)了采用曲柄連桿機構傳動的磁力泵[5] ,大連大學的詹世平申請了一種磁力循環(huán)泵的發(fā)明專利,其特點是汽缸內(nèi)部和外部均安裝了永磁體[6] 。
本課題曾開發(fā)了一種可應用于相平衡試驗的電磁泵,但電磁鐵效率較低,發(fā)熱量大,因此不能夠長時間的運行[7] 。為了新建的高精度汽液相平衡試驗系統(tǒng)的需要,本課題又設計了一種新型磁力循環(huán)泵。
4、結(jié)語
設計的新型磁力循環(huán)泵能夠長時間穩(wěn)定地工作;在2. 5MP 壓力下密封性良好; 流量可以在130.56～381.96ml/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào);在所測試的電機步進速度下運行效率均高于0.88。
參考文獻
[1] 張宇. 復疊溫區(qū)新型共沸工質(zhì)的汽液相平衡研究[D]. 北京,中國科學院博士學位論文, 2006.
[2] Ruska W E A, Hurt L J , Kobayashi R. Circulating pump for high p ressure and - 200 to + 400 ℃ app lication[J]. The review of scientific instruments, 1970,41: 144421446.
[3] Jong Sung L im, Jung Min J in, Ki2Pung Yoo. VLE measurement for binary systems of CO2 + 1, 1, 1, 22 tetrafluoroethane (HFC2134a) at high p ressures[J].Journal of Supercritical Fluids, 2008, 44: 2792283.
[4] 韓曉紅. 狀態(tài)方程混合規(guī)則及混合制冷劑相平衡研究[D ]. 杭州,浙江大學博士學位論文, 2005.
[5] 侯樹鑫. 新型混合工質(zhì)汽液相平衡性質(zhì)的實驗和理論研究[D]. 北京,清華大學博士學位論文, 2008.
[6] 詹世平. 高壓動態(tài)相平衡試驗用汽液輸送泵[D].中國: CN1824950A, 2006.
[7] 張宇. 用于汽液相平衡實驗的電磁循環(huán)泵的設計與測試[ J]. 流體機械, 2006, 34 (3) : 124.
[8] 周士昌. 機械設計手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2004.
