Dowiedz się, jak działają pompy próżniowe, jakie są ich główne części i dlaczego ich używamy. W tym artykule przedstawiono szczegółowo podstawową zasadę działania jednostopniowych i dwustopniowych pomp próżniowych dla inżynierów HVAC. Aby uzyskać więcej artykułów na temat inżynierii HVAC KLIKNIJ TUTAJ.
Przewiń na dół, aby obejrzeć samouczek na YouTube.
Czym są pompy próżniowe?
Pompy próżniowe są szeroko stosowane przez inżynierów klimatyzacji i chłodnictwa do usuwania powietrza lub substancji niekondensujących, takich jak woda z systemu. Musimy je usunąć z systemu, ponieważ powodują one, że system chłodniczy działa nieefektywnie i mogą również powodować korozję części wewnętrznych.
Procedura ta jest przeprowadzana przed naładowaniem nowego systemu lub gdy istniejący system został poddany naprawom, w których czynnik chłodniczy został już odzyskany. W obu przypadkach istnieje szansa, że powietrze i wilgoć zanieczyściły układ.
Gdzie są podłączone?
W typowym układzie klimatyzacji zobaczysz te pompy próżniowe podłączone za pomocą rozdzielacza po stronie wysokiego i niskiego ciśnienia układu. Lepszym sposobem na to jest usunięcie rozdzielacza i podłączenie pompy próżniowej do linii ssącej z manometrem podłączonym do linii cieczy, ponieważ jest to najdalszy punkt w systemie, dzięki czemu uzyskuje się prawdziwy odczyt.
Współpracujemy z naszym przyjacielem Bryanem w szkole HVAC dla tego artykułu. Jego film na YouTube prowadzi Cię przez jak faktycznie podłączyć pompę próżniową do rzeczywistego systemu świata, jak również daje wiele wspaniałych wskazówek technicznych, aby budować swoją wiedzę i umiejętności. Aby obejrzeć jego film na YouTube KLIKNIJ TUTAJ.
Główne części pompy próżniowej
Jeśli weźmiemy standardową pompę próżniową, która wygląda jak poniżej.
Mamy silnik elektryczny z tyłu, sprężarkę z przodu, uchwyt na górze i podstawę na dole. Następnie mamy wlot, który łączy się z systemem, aby usunąć powietrze z systemu, a także mamy wydech, aby rozproszyć to do atmosfery. Z przodu sekcji kompresora znajduje się wziernik poziomu oleju, dzięki któremu możemy stwierdzić, ile oleju znajduje się w komorze oraz jaki jest jego stan.
Jak rozbierzemy urządzenie, możemy zobaczyć, że mamy wentylator i obudowę ochronną zamontowaną z tyłu silnika. Wewnątrz silnika znajduje się stojan z cewkami. Koncentrycznie do tego, mamy wirnik i wał, który napędza sprężarkę. Z przodu znajduje się komora sprężania. Jest to wersja sprężarki dwustopniowej, która pozwala nam na uzyskanie głębszego podciśnienia, dlatego też mamy dwie komory sprężania. Wewnątrz komór znajdują się wirniki sprężarki oraz łopatki, które wyprowadzają powietrze z układu. Na górze komory sprężania znajduje się zawór kontaktronowy, który odpowietrza wydech. Po zdjęciu obudowy ochronnej wentylatora widzimy, że jest on połączony z wałem, który przechodzi przez pompę. Wentylator jest używany do chłodzenia silnika elektrycznego i będzie wydmuchiwał powietrze z otoczenia na obudowę, aby to rozproszyć. Żebra na obudowie zwiększają powierzchnię obudowy, co pozwala na usunięcie większej ilości niepożądanego ciepła.
Wewnątrz silnika
Wewnątrz silnika mamy stojan, który jest nawinięty miedzianymi cewkami. Kiedy prąd elektryczny przepływa przez miedziane cewki, wytwarza pole magnetyczne. Wirnik jest pod wpływem tego pola magnetycznego i to zmusza go do obracania się. Wirnik jest połączony z wałem, a wał biegnie wzdłuż całej długości pompy od wentylatora do sprężarki. W ten sposób, gdy wirnik się obraca, obraca się również sprężarka i to jest to, czego używamy do tworzenia efektu próżni i ewakuacji powietrza z systemu.
via GIPHY
Przypominamy, że kiedy myślimy o próżni, myślimy o sile ssącej, ale w rzeczywistości tak nie jest. Wyjaśnimy dlaczego poniżej.
Wewnątrz sprężarki
Jeśli spojrzymy do wnętrza sprężarki, możemy zobaczyć, że mamy wlot, który jest podłączony do systemu, który ewakuujemy. Następnie mamy wylot i zawór kontaktronowy, który odpowietrza powietrze i wilgoć, które są usuwane.
W środku mamy wirnik kompresji i komorę kompresji. Zauważ, że rotor jest mimośrodowo zamontowany wewnątrz komory, co oznacza, że nie jest idealnie centralny, jest to kluczowa cecha, którą zobaczymy szczegółowo poniżej. Wał łączy się z wirnikiem i powoduje jego obrót.
Wewnątrz wirnika zamontowane są dwie łopatki obciążone sprężynami. Sprężyny zawsze próbują wypchnąć łopatki na zewnątrz, ale są one utrzymywane w miejscu przez ścianki komory sprężania. Końcówki łopatek są zawsze w kontakcie ze ścianą, a cienka warstwa oleju pomaga utworzyć uszczelnienie między nimi. Gdy wirnik się obraca, sprężyny nadal wypychają łopatki na zewnątrz, dzięki czemu łopatki dopasowują się do konturu komory sprężania.
Gdy pompa się uruchamia, wirnik przesuwa się przez wlot i odsłania obszar wewnątrz komory sprężania. Ten obszar będzie pod niższym ciśnieniem w porównaniu z ciśnieniem wewnątrz systemu; więc powietrze i wilgoć wewnątrz systemu chłodniczego będzie się spieszyć, aby spróbować wypełnić ten pusty region.
Dlaczego tak się dzieje?
Ciśnienie zawsze przepływa z wysokiego do niskiego, więc jeśli połączyliśmy na przykład dwa balony o różnym ciśnieniu, gazy będą się przemieszczać ze strony wysokiego ciśnienia do strony niskiego ciśnienia, aż oba będą miały równe ciśnienie. Strona niskociśnieniowa była próżnią, ale nie zasysała gazów, strona wysokociśnieniowa wpychała je do środka. Na tym polega efekt próżni. Gazy chcą się wyrównać i będą przepływać z wysokiego ciśnienia do niskiego. Dlatego używamy pompy próżniowej do stworzenia regionu o niższym ciśnieniu, aby niepożądane gazy
wewnątrz układu chłodniczego pospiesznie opuściły układ, próbując wypełnić ten region o niższym ciśnieniu.
W naszym scenariuszu wąż połączeniowy i nowy obszar o niskim ciśnieniu w komorze sprężania stają się przedłużeniem układu chłodniczego, więc gazy w układzie będą się spieszyć, aby go wypełnić i spróbować wyrównać ciśnienie między nimi. Jest to jednak pułapka, ponieważ podczas dalszego obrotu wirnika druga łopatka wsuwa się i zatrzymuje tę objętość gazu w komorze pomiędzy dwoma łopatkami. Druga łopatka przechodzi przez wlot i tworzy kolejny obszar o niższym ciśnieniu, więc więcej gazów wdziera się do środka, aby wypełnić tę pustkę raz po raz. W miarę obracania się sprężarki objętość komory zacznie się zmniejszać, dlatego właśnie wirnik nie jest idealnie wyśrodkowany, abyśmy mogli zmieniać objętość uwięzionych gazów. To zmniejszenie objętości spowoduje ściśnięcie gazów w ciaśniejszej przestrzeni, co spowoduje wzrost ciśnienia i temperatury.
Sprężarka kontynuuje obracanie się w mniejszej objętości, aż ciśnienie stanie się na tyle wysokie, że zmusi zawór kontaktronowy przy wydechu do otwarcia i gazy zostaną odprowadzone.
Sprężarka nadal się obraca i w tym samym czasie kolejna partia gazów zostaje wciągnięta do systemu i cykl ten jest kontynuowany.
via GIPHY
Większość pomp próżniowych jest dwustopniowa, co oznacza, że istnieją dwie komory sprężania połączone szeregowo, przy czym wydech z pierwszej sprężarki łączy się bezpośrednio z wlotem drugiej komory. Taka konstrukcja pozwala pompie osiągnąć głębszą próżnię.
Konstrukcja dwustopniowa
Gdy mamy pojedynczą sprężarkę, wylot jest wypychany w kierunku przeciwnym do ciśnienia atmosferycznego, jak opisano powyżej. Ale w przypadku konstrukcji dwustopniowej, wylot naciska na znacznie niższe ciśnienie, które jest po prostu wlotem drugiej obracającej się sprężarki i regionem niskiego ciśnienia, który tworzy podczas tej rotacji.
via GIPHY
As the vacuum pump continues to run, it will eventually pull the gases out of the closed system which will reduce the pressure down below the pressure of the atmosphere that surrounds the outside of the system.
As the pressure reduces, any moisture in the system will become easier to boil and evaporate. Możemy dodać trochę ciepła za pomocą lampy grzewczej lub pistoletu grzewczego, aby pomóc jej odparować.
.