COMBINED DESIGN OF A LIQUID RING VACUUM PUMP FOR TECHNOLOGICAL PROCESSES IN THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX
Authors: Родионов Ю.В. , Никитин Д.В. , Зорин А.С. , Рыбин Гр.В. 
Published: July 2022

Проблема и цель. Основным недостатком существующих конструкций жидкостнокольцевых вакуумных насосов, применяемых в технологических процессах АПК, является низкий КПД (до 60 %). Целью исследования являлось разработка комбинированной конструкции жидкостно-кольцевого вакуумного насоса с улучшенными значениями эксплуатационных параметров и КПД. Методология. Для достижения поставленной цели анализировались причины низкого КПД существующих конструкций жидкостнокольцевых вакуумных насосов. На основании проведенного анализа спроектированы конструктивные решения для комбинированной конструкции жидкостнокольцевого вакуумного насоса. Проведен сравнительный анализ преимуществ разработанной конструкции в сравнении с существующими конструкциями жидкостнокольцевых вакуумных насосов посредством теоретического исследования аналитических зависимостей основных эксплуатационных параметров (удельной мощности и быстроты действия). Результаты. Теоретические расчеты показали, что разработанная конструкция комбинированного жидкостнокольцевого вакуумного насоса в сравнении с традиционной конструкцией с неподвижным корпусом характеризуется меньшими затратами (до 30 %) на преодоление сил трения жидкости в безлопаточном пространстве. Использование системы регулирования проходного сечения нагнетательного окна в конструкции комбинированного жидкостнокольцевого вакуумного насоса позволяет: на начальных режимах работы вакуум-насоса исключить пересжатие газовой фазы и перетекание газовой фазы из области нагнетания в область всасывания; на предельных режимах работы насоса – обеспечить вытеснение газовой фазы из рабочей полости и исключить эффект «запирания» вакуумного насоса. Тем самым обеспечивается наиболее экономичный режим работы комбинированного жидкостнокольцевого вакуумного насоса с точки зрения затрат мощности на сжатие газовой фазы (до 10-15 %). Предложенные конструктивные изменения и введение системы мониторинга теплового баланса позволяют снизить потери быстроты действия предположительно на 15-20 %. Заключение. Разработана комбинированная конструкция жидкостнокольцевого вакуумного насоса, характеризующаяся меньшими затратами мощности на преодоление сил гидравлического сопротивления (до 30 %), сниженными затратами на сжатие газовой фазы (до 10-15 %), а также улучшенными показателями быстроты действия (15-20 %). В совокупности улучшенные показатели обеспечивают повышение КПД комбинированной конструкции жидкостнокольцевого вакуумного насоса.

Problem and purpose. The main disadvantage of the existing designs of liquid ring vacuum pumps used in the technological processes of the agro-industrial complex is low efficiency (up to 60%). The aim of the study was to develop a combined design of a liquid ring vacuum pump with improved operating parameters and efficiency. Methodology. To achieve this goal, the reasons for the low efficiency of existing designs of liquid ring vacuum pumps were analyzed. Based on the analysis carried out, design solutions for the combined design of a liquid ring vacuum pump were designed. A comparative analysis of the design advantages of the developed design in comparison with existing designs of liquid ring vacuum pumps was carried out by means of a theoretical study of the analytical dependences of the main operational parameters (specific power and speed of action). Results. Theoretical calculations have shown that the developed design of the combined liquid ring vacuum pump, in comparison with the traditional design of a liquid ring vacuum pump with a fixed casing, is characterized by lower costs (up to 30 %) to overcome the fluid friction forces in the bladeless space. The use of a control system for the flow section of the discharge window in the design of a combined liquid ring vacuum pump allows: at the initial operating modes of the vacuum pump - to exclude overcompression of the gas phase and the overflow of the gas phase from the injection region to the suction region; at the limiting operating modes of the pump - to ensure the displacement of the gas phase from the working cavity and eliminate the effect of "locking" the vacuum pump. This ensures the most economical mode of operation of the combined liquid ring vacuum pump in terms of power consumption for compressing the gas phase (up to 10-15 %). New design changes and the introduction of a heat balance monitoring system make it possible to reduce the loss of speed of action, presumably by 15-20 %. Conclusion. A combined design of a liquid ring vacuum pump has been developed, characterized by lower power consumption to overcome the forces of hydraulic resistance (up to 30%), reduced costs for compressing the gas phase (up to 10-15%), as well as improved speed of action (15-20%). Taken together, the improved performance increases the efficiency of the combined design of the liquid ring vacuum pump.