一种新型磁力循环泵的设计与测试

　　设计并研制了一种新型的磁力循环泵,具有密封性能良好且能够长时间稳定工作的特点,可以应用于较广阔温区的汽液相平衡试验中。该磁力循环泵采用外部磁力驱动方式,避免了流体的热污染和化学污染。因此该磁力循环泵可以为汽液相平衡试验系统中的汽相或者液相循环提供动力,是整个系统的关键部件之一。

1、前言

　　汽液相平衡研究作为热力学的分支,工程热物理领域的基础研究内容。经过多年的发展,汽液相平衡的试验研究方法多种多样,其中汽相单循环法因为操作简便、取样少、试验精度高等优点而被广泛采用^[1] 。汽相循环法汽液相平衡试验系统如图1所示,处于平衡釜上部的汽相工质在循环泵驱动下进入循环管路,经过循环泵,再回到平衡釜的底部,在鼓泡上升的过程中与平衡釜内的液相工质完成传热传质,使得整个平衡釜内的组分达到均匀状态。

图1　汽液相平衡试验系统示意

　　应用于汽液相平衡试验的磁力循环泵必须具备的条件是:

　　(1) 体积小、工作压力高,如果在低温气液相平衡试验中使用,还必须耐低温;

　　(2) 循环流量小,调节方便,无化学和热污染;

　　(3) 连续工作时间长,因为汽液相平衡试验周期较长,所以要求磁力循环泵能够稳定且长时间的工作。

　　普通商业化的循环泵在流量、可调节性、耐低温等方面很难满足需要,因此该类型的试验循环泵一般都是自行设计。在国外, Ruska W. E. A等开发了一种磁力泵,采用了活塞汽缸结构,流量适中,为了减少窜气,活塞与汽缸之间的配合要好^[2] ;另外Jong Sung L im在试验中采用了一种循环泵,其流量非常小,只有0.145～0.172ml/ s^[3] 。在国内,浙江大学的韩晓红采用了一种电磁循环泵用于汽液相平衡试验^[4] ,清华大学的侯树鑫等开发了采用曲柄连杆机构传动的磁力泵^[5] ,大连大学的詹世平申请了一种磁力循环泵的发明专利,其特点是汽缸内部和外部均安装了永磁体^[6] 。

　　本课题曾开发了一种可应用于相平衡试验的电磁泵,但电磁铁效率较低,发热量大,因此不能够长时间的运行^[7] 。为了新建的高精度汽液相平衡试验系统的需要,本课题又设计了一种新型磁力循环泵。

4、结语

　　设计的新型磁力循环泵能够长时间稳定地工作;在2. 5MP 压力下密封性良好; 流量可以在130.56～381.96ml/min范围内连续可调;在所测试的电机步进速度下运行效率均高于0.88。

参考文献

　　[1] 　张宇. 复叠温区新型共沸工质的汽液相平衡研究[D]. 北京,中国科学院博士学位论文, 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] 　韩晓红. 状态方程混合规则及混合制冷剂相平衡研究[D ]. 杭州,浙江大学博士学位论文, 2005.
　　[5] 　侯树鑫. 新型混合工质汽液相平衡性质的实验和理论研究[D]. 北京,清华大学博士学位论文, 2008.
　　[6] 　詹世平. 高压动态相平衡试验用汽液输送泵[D].中国: CN1824950A, 2006.
　　[7] 　张宇. 用于汽液相平衡实验的电磁循环泵的设计与测试[ J]. 流体机械, 2006, 34 (3) : 124.
　　[8] 　周士昌. 机械设计手册[M]. 北京:机械工业出版社, 2004.