§ 4.7.4. Коэффициент компрессии и предельного давления

Для определения коэффициента компрессии и предельного давления рассмотрим более подробно процессы, происходящие в паровой струе диффузионного насоса. Концентрацию газа в точке х паровой струи обозначим пг(х) (рис. 4.32), а составляющую скорости паровой струи по направлению оси х — через W.

где

D — коэффициент диффузии газа в струе пара. Прямой поток молекул откачиваемого газа в диффузионном насосе движется за счет соударений молекул газа и пара совместно с паровой струей, а обратный возникает за счет теплового движения молекул, диффундирующих в противоположном направлении. Если достигнуто предельное давление, то Q = 0, откуда

Считая, что газ в струе пара подчиняется уравнению газового состояния, получим

Проинтегрировав выражение (4.41) с учетом (4.42) в пределах от Х1 до X2 и от р1 до р2, имеем

Обозначая длину паровой струи b= (X2—Х1), перепишем полученное выражение в виде

Таким образом, коэффициент компрессии для заданной геометрии струи определяется отношением проекции скорости паровой струи на ось х к коэффициенту диффузии откачиваемого газа в паровой струе. Для увеличения коэффициента компрессии необходимо повышать скорость паровой струи и увеличивать ее плотность, так как коэффициент диффузии D обратно пропорционален плотности паровой струи.

Рассмотрим конструкции пароструйных насосов. Схема эжекторного насоса показана на рис. 4.33. Насос состоит из кипятильника 1, сверхзвукового эжекторного сопла Лаваля 2, камеры смешения 5, впускного и выпускного фланцев 3 и 4. Камера смешения теплоизолирована от корпуса насоса. На выпускном патрубке имеется холодильник 6, охлаждаемый проточной водой. Сконденсировавшийся на стенках холодильника пар стекает в кипятильник по трубке 7, обеспечивающей непрерывную циркуляцию рабочей жидкости в насосе.