楊清平

摘要：節(jié)能減排是全社會(huì)關(guān)注焦點(diǎn)之一，每逢盛夏酷暑到來之際，空調(diào)的大量使用需消耗大量的能源，給電網(wǎng)及供電企業(yè)帶來很大壓力，也給民眾帶來經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)。文章介紹了實(shí)用新型真空泵的原理及在新型空調(diào)機(jī)中的應(yīng)用，解決了真空制冷、太陽能吸收吸附式制冷中的難題，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：線速度；離心噴射；流體減壓；蒸發(fā)

中圖分類號(hào)：TB752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）04-0074-02

一、研發(fā)背景及關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)有的制冷主要有壓縮制冷、吸收吸附式太陽能制冷、真空制冷、壓縮式制冷技術(shù)成熟應(yīng)用最廣，太陽能制冷和真空制冷設(shè)備大、投資高，受天氣影響大。

離心噴射泵采用了新的結(jié)構(gòu)，結(jié)合流體減壓技術(shù)，使新型噴射泵具有體積小、排量大、效率高、噪音低、一致性好、對(duì)氣體無要求等特點(diǎn)，使得在真空制冷時(shí)不需設(shè)置捕水器，而進(jìn)一步取消了壓縮制冷環(huán)節(jié)。用于替代太陽能制冷中的吸收吸附劑時(shí)可取消太陽能集熱器、溶液泵和冷凝器等設(shè)施，使設(shè)備更簡(jiǎn)化。

二、結(jié)構(gòu)及工作原理

（一）結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)如圖1所示。由電機(jī)、變速箱、離心噴射輪（以下簡(jiǎn)稱噴射輪）、阻流罩、機(jī)械密封件組成。其中噴射輪外沿表面是一與噴射輪兩圓側(cè)壁密封焊接的環(huán)，環(huán)上有均勻布置的小孔，孔的軸向沿噴射輪徑向布置，孔徑小，孔的總面積與噴射面總面積占比小，阻流罩安裝在噴射輪噴射面相對(duì)應(yīng)的外部，阻流罩內(nèi)設(shè)有阻流板，阻流板沿噴射輪徑向布置，阻流板的末端離噴射孔很近。

（二）工作原理

電機(jī)通電后驅(qū)動(dòng)噴射輪使噴射孔以1千米/秒左右（視真空度而定）線速度高速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)噴孔將與周圍空氣發(fā)生高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于空氣流經(jīng)物體表面時(shí)具有速度越高壓力越低的特性（飛機(jī)機(jī)翼、汽車化油器、噴霧器等即是根據(jù)此原理制成），所以當(dāng)噴孔與外部空氣發(fā)生高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)因噴孔外部壓力降低而形成噴射，再加上噴射輪內(nèi)部的離心作用，使噴射輪中心至噴孔處產(chǎn)生一定的壓力差，就能在噴射輪內(nèi)部中心產(chǎn)生高度真空。在噴射輪高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，外部表面空氣會(huì)在摩擦的作用下隨噴孔發(fā)生同向轉(zhuǎn)動(dòng)而降低噴孔與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，相對(duì)速度的降低就意味著真空度的降低。阻流罩的設(shè)置阻止了外部空氣的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提高了真空度。又因有噴射工作面的存在，加上噴孔孔徑極小，即使內(nèi)部真空度很高時(shí)也不會(huì)發(fā)生喘振。

從另一方面，也可視為在噴射輪外產(chǎn)生了一股比自然界更強(qiáng)的龍卷風(fēng)還要強(qiáng)數(shù)倍的龍卷風(fēng)，自然界的龍卷風(fēng)最大風(fēng)速也只有300米/秒左右，就能導(dǎo)致中心氣壓很低，溫度驟降，使水蒸氣迅速凝結(jié)，所不同的是龍卷風(fēng)發(fā)生時(shí)空氣是動(dòng)因，中心物體是靜因，而噴射泵工作時(shí)外部空氣是靜因，噴射輪是動(dòng)因。

離心噴射泵集離心泵和噴射泵優(yōu)點(diǎn)于一體，具有體積小、排量大、效率高、噪音低、一致性好、對(duì)氣體無要求，單泵真空度高等優(yōu)點(diǎn)。

三、直排式真空制冷空調(diào)機(jī)的應(yīng)用

（一）天然制冷劑水的特性

水是自然界極易獲得的物質(zhì)，安全無毒，不燃燒、不爆炸、汽化潛熱大（汽化潛熱為R22的16倍，R600a的10倍），缺點(diǎn)是常壓下沸點(diǎn)為100℃，低于610Pa及采用鹽溶液時(shí)可為零下，水與潤(rùn)滑油混合后會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油乳化而破壞潤(rùn)滑。

（二）空調(diào)機(jī)結(jié)構(gòu)

1．結(jié)構(gòu)如圖2所示，由真空泵、蒸發(fā)器、集水槽、貯水箱構(gòu)成，真空泵進(jìn)氣口通過管路連接蒸發(fā)器出氣口，蒸發(fā)器進(jìn)水口通過管路插入貯水箱底部，集水槽位于蒸發(fā)器下方，集水槽出水口通過管路連接貯水箱。

2．空調(diào)機(jī)工作原理。整機(jī)連接好后先給貯水箱裝滿水，通電后真空泵產(chǎn)生真空，水在大氣的壓力下進(jìn)入蒸發(fā)器，當(dāng)蒸發(fā)器內(nèi)水的液面高度達(dá)到設(shè)定值時(shí)進(jìn)水閥關(guān)閉，此后水便會(huì)在低壓下沸騰，水的沸騰需向周圍吸熱，與此同時(shí)，室內(nèi)空氣在風(fēng)扇的作用下產(chǎn)生循環(huán)，與蒸發(fā)器進(jìn)行進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)制冷。制冷過程中蒸發(fā)器內(nèi)的水因吸熱沸騰會(huì)導(dǎo)致水位逐漸降低，當(dāng)降至一定值時(shí)進(jìn)水閥打開，貯水箱內(nèi)的水又自動(dòng)進(jìn)入蒸發(fā)器，維持其液面高度不變，而蒸發(fā)器所產(chǎn)生的冷凝水則經(jīng)集水器收集后注入貯水箱作為制冷劑使用。

制冷過程中，蒸發(fā)器內(nèi)所產(chǎn)生的水蒸汽用容積型真空泵是無法在經(jīng)濟(jì)的情況下排出的，只有采用速度型且不會(huì)發(fā)生喘振的離心噴射式真空泵才能完成。

真空制冷的工作過程就好比抽水機(jī)抽水的過程，所不同的是抽水機(jī)所抽的是水，空調(diào)機(jī)所抽取的是室內(nèi)溫?zé)崴羝?，留下低溫干燥空氣，其工作效率只受壓力差的影響，而不受室外溫度影響，制冷過程中室內(nèi)的熱量是以水蒸汽的形式被排到室外，故取消了冷凝器而不能制熱。

由于水的汽化潛熱大，在蒸發(fā)器中換熱面積大，再加上離心泵的高效率及無冷凝器，故真空制冷效率可高于壓縮制冷數(shù)倍，具有巨大的市場(chǎng)潛力及價(jià)值。

除此之外，離心噴射泵還可用于真空制鹽、真空包裝、真空冷藏等行業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1]申江．冷藏凍結(jié)設(shè)備與裝置[M]．中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010．

[2]李代廣．風(fēng)與風(fēng)能[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，2009．

[3]張小松．制冷技術(shù)與裝置設(shè)計(jì)[M]．重慶大學(xué)出版社，2008．

[4]周國(guó)良．壓縮機(jī)維修手冊(cè)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，2010．

[5]高中物理第二冊(cè)[M]．人民教育出版社，2007．

[6]孫唯真，王忠誠(chéng)．零起點(diǎn)學(xué)電冰箱與空調(diào)器維修技術(shù)

[M]．電子工業(yè)出版社，2009．

[7]王竹如，代彥軍，太陽能制冷[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，2007．

（責(zé)任編輯：趙秀娟）