設計并研制了一種新型的磁力循環泵,具有密封性能良好且能夠長時間穩定工作的特點,可以應用于較廣闊溫區的汽液相平衡試驗中。該磁力循環泵采用外部磁力驅動方式,避免了流體的熱污染和化學污染。因此該磁力循環泵可以為汽液相平衡試驗系統中的汽相或者液相循環提供動力,是整個系統的關鍵部件之一。

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容。經過多年的發展,汽液相平衡的試驗研究方法多種多樣,其中汽相單循環法因為操作簡便、取樣少、試驗精度高等優點而被廣泛采用^[1] 。汽相循環法汽液相平衡試驗系統如圖1所示,處于平衡釜上部的汽相工質在循環泵驅動下進入循環管路,經過循環泵,再回到平衡釜的底部,在鼓泡上升的過程中與平衡釜內的液相工質完成傳熱傳質,使得整個平衡釜內的組分達到均勻狀態。

圖1　汽液相平衡試驗系統示意

　　應用于汽液相平衡試驗的磁力循環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) 循環流量小,調節方便,無化學和熱污染;

　　(3) 連續工作時間長,因為汽液相平衡試驗周期較長,所以要求磁力循環泵能夠穩定且長時間的工作。

　　普通商業化的循環泵在流量、可調節性、耐低溫等方面很難滿足需要,因此該類型的試驗循環泵一般都是自行設計。在國外, Ruska W. E. A等開發了一種磁力泵,采用了活塞汽缸結構,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泵,其流量非常小,只有0.145～0.172ml/ s^[3] 。在國內,浙江大學的韓曉紅采用了一種電磁循環泵用于汽液相平衡試驗^[4] ,清華大學的侯樹鑫等開發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泵的發明專利,其特點是汽缸內部和外部均安裝了永磁體^[6] 。

　　本課題曾開發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的需要,本課題又設計了一種新型磁力循環泵。

4、結語

　　設計的新型磁力循環泵能夠長時間穩定地工作;在2. 5MP 壓力下密封性良好; 流量可以在130.56～381.96ml/min范圍內連續可調;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

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　　[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. 狀態方程混合規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. 新型混合工質汽液相平衡性質的實驗和理論研究[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:機械工業出版社, 2004.