發(fā)布時間:2021-10-07 人氣:1616
第一部分:選用真空泵時需要注意事項
1、真空泵的工作壓強應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強要求。如:真空鍍膜要求1×10-5mmHg的真空度,選用的真空泵的真空度至少要5×10-6mmHg。通常選擇泵的真空度要高于真空設(shè)備真空度半個到一個數(shù)量級。 真空泵,真空預(yù)冷機,預(yù)冷機,科美斯,預(yù)冷保鮮
2、正確地選擇真空泵的工作點。每種泵都有一定的工作壓強范圍,如:擴散泵為10-3~10-7mmHg,在這樣寬壓強范圍內(nèi),泵的抽速隨壓強而變化,其穩(wěn)定的工作壓強范圍為5×10-4~5×10-6mmHg。因而,泵的工作點應(yīng)該選在這個范圍之內(nèi),而不能讓它在10-8mmHg下長期工作。又如鈦升華泵可以在10-2mmHg下工作,但其工作壓強應(yīng)小于1×10-5mmHg為好。
3、真空泵在其工作壓強下,應(yīng)能排走真空設(shè)備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量。
4、正確地組合真空泵。由于真空泵有選擇性抽氣,因而,有時選用一種泵不能滿足抽氣要求,需要幾種泵組合起來,互相補充才能滿足抽氣要求。如鈦升華泵對氫有很高的抽速,但不能抽氦,而三極型濺射離子泵,(或二極型非對稱陰極濺射離子泵)對氬有一定的抽速,兩者組合起來,便會使真空裝置得到較好的真空度。另外,有的真空泵不能在大氣壓下工作,需要預(yù)真空;有的真空泵出口壓強低于大氣壓,需要前級泵,故都需要把泵組合起來使用。
5、真空設(shè)備對油污染的要求。若設(shè)備嚴(yán)格要求無油時,應(yīng)該選各種無油泵,如:水環(huán)泵、分子篩吸附泵、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴(yán)格,可以選擇有油泵,加上一些防油污染措施,如加冷阱、障板、擋油阱等,也能達(dá)到清潔真空要求。
6、了解被抽氣體成分,氣體中含不含可凝蒸氣,有無顆?;覊m,有無腐蝕性等。選擇真空泵時,需要知道氣體成分,針對被抽氣體選擇相應(yīng)的泵。如果氣體中含有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體,應(yīng)該考慮在泵的進氣口管路上安裝輔助設(shè)備,如冷凝器、除塵器等。
7、真空泵排出來的油蒸氣對環(huán)境的影響如何。如果環(huán)境不允許有污染,可以選無油真空泵,或者把油蒸氣排到室外。
8、真空泵工作時產(chǎn)生的振動對工藝過程及環(huán)境有無影響。若工藝過程不允許,應(yīng)選擇無振動的泵或者采取防振動措施。
9、真空泵的價格、運轉(zhuǎn)及維修費用。
第二部分:水環(huán)式真空泵的選擇
一、泵類型的確定
泵的類型主要由工作所需的氣量、真空度或排氣壓力而定。
泵工作時,需要注意以下兩個方面:
1.盡可能要求在高效區(qū)內(nèi),也就是在臨界真空度或臨界排氣壓力的區(qū)域內(nèi)運行。
2.應(yīng)避免在最大真空度或最大排氣壓力附近運行。在此區(qū)域內(nèi)運行,不僅效率極低,而且工作很不穩(wěn)定,易產(chǎn)生振動和噪音。對于真空度較高的真空泵而言,在此區(qū)域之內(nèi)運行,往往還會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的明顯標(biāo)志是泵內(nèi)有噪音和振動。汽蝕會導(dǎo)致泵體、葉輪等零件的損壞,以致泵無法工作。
根據(jù)以上原則,當(dāng)泵所需的真空度或氣體壓力不高時,可優(yōu)先在單級泵中選取。如果真空度或排氣壓力較高,單級泵往往不能滿足,或者,要求泵在較高真空度情況下仍有較大氣量,即要求性能曲線在較高真空度時較平坦,可選用兩級泵。如果真空度要求在-710mmHg以上,可選用水環(huán)-大氣泵或水環(huán)-羅茨真空機組作為抽真空裝置。
如果只作真空泵用,則選用單作用泵比較好。因為單作用泵的構(gòu)造簡單,容易制造和維護,且在高真空情況下抗汽蝕性好。
如果僅作較大氣量的壓縮機使用,則選用雙作用的泵比較合適。因為雙作用泵的氣量大,體積小,重量輕,徑向力能得到自動平衡,軸不容易產(chǎn)生疲勞斷裂,泵的使用壽命較長。
二、根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量選擇真空泵
初步選定了泵的類型之后,對于真空泵,還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來選用泵的型號。
真空泵選擇相關(guān)計算公式
1、玻義爾定律
體積V,壓強P,P·V=常數(shù)
一定質(zhì)量的氣體,當(dāng)溫度不變時,氣體的壓強與氣體的體積成反比。
即P1/P2=V2/V1
2、蓋·呂薩克定律
當(dāng)壓強P不變時,一定質(zhì)量的氣體,其體積V與絕對溫度T成正比:
V1/V2=T1/T2=常數(shù)
當(dāng)壓強不變時,一定質(zhì)量的氣體,溫度每升高(或P降低)
3、查理定律
當(dāng)氣體的體積V保持不變,一定質(zhì)量的氣體,壓強P與其絕對溫度T成正比,即:
P1/P2=T1/T2
在一定的體積下,一定質(zhì)量的氣體,溫度每升高(或降低)
4、平均自由程:
λ=(5×10-3)/P (cm)
5、抽速:
S=dv/dt (升/秒)或 S=Q/P
Q=流量(托·升/秒) P=壓強(托) V=體積(升) t=時間(秒)
6、通導(dǎo): C=Q/(P2-P1) (升/秒)
7、真空抽氣時間:
對于從大氣壓到1托抽氣時間計算式:
t=8V/S (經(jīng)驗公式)
V為體積,S為抽氣速率,通常t在5~10分鐘內(nèi)選擇。
8、維持泵選擇:
S維=S前/10
9、擴散泵抽速估算:
S=3D2 (D=直徑cm)
10、羅茨泵的前級抽速:
S=(0.1~0.2)S羅 (l/s)
11、漏率:
Q漏=V(P2-P1)/(t2-t1)
Q漏-系統(tǒng)漏率(mmHg·l/s)
V-系統(tǒng)容積(l)
P1-真空泵停止時系統(tǒng)中壓強(mmHg)
P2-真空室經(jīng)過時間t后達(dá)到的壓強(mmHg)
t-壓強從P
12、粗抽泵的抽速選擇:
S=Q1/P預(yù) (l/s)
S=2.3V·lg(Pa/P預(yù))/t
S-機械泵有效抽速
Q1-真空系統(tǒng)漏氣率(托·升/秒)
P預(yù)-需要達(dá)到的預(yù)真空度(托)
V-真空系統(tǒng)容積(升)
t-達(dá)到P預(yù)時所需要的時間
Pa-大氣壓值(托)
13、前級泵抽速選擇:
排氣口壓力低于一個大氣壓的傳輸泵如擴散泵、油增壓泵、羅茨泵、渦輪分子泵等,它們工作時需要前級泵來維持其前級壓力低于臨界值,選用的前級泵必須能將主泵的最大氣體量排走,根據(jù)管路中,各截面流量恒等的原則有:
PnSg≥PgS 或
Sg≥Pgs/Pn
Sg-前級泵的有效抽速(l/s)
Pn-主泵臨界前級壓強(最大排氣壓強)(l/s)
Pg-真空室最高工作壓強(托)
S-主泵工作時在Pg時的有效抽速。(l/s)
14、擴散泵抽速計算公式:
S=Q/P=(K·n)/(P·t)(升/秒)
式中:S-被試泵的抽氣速率(l/s)
n-滴管內(nèi)油柱上升格數(shù)(格)
t-油柱上升n格所需要的時間(秒)
P-在泵口附近測得的壓強(托)
K-滴管系數(shù)(托·升/秒)
K=V0·(L/n)·(Υ0/Υm)+Pa△Vt
其中V0-滴管和真空膠管的原始容積(升)
L-滴管刻度部分的長度(mm)
n-滴管刻度部分的格數(shù)(格)
Υ0-油的比重(克/厘米3)
Υm-汞的比重(克/厘米3)
Pa-當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?托)
△Vt-滴管的刻度上的一格的對應(yīng)的容積(升/格)
15、旋片真空泵的幾何抽速計算公式:
S=πZnLKv(D2-d2)/(24×104) (l/s)
式中:Z為旋片數(shù),n為轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分),L為泵腔長度,D為泵腔直徑,d為轉(zhuǎn)子直徑(cm),Kv為容積利用系數(shù)(一般取95%)。
16、O型橡膠槽深B=0.7D
D為橡膠直徑,槽寬C=1.6B
17、方形橡膠槽深B=
A為方形橡膠邊長,槽寬C=1.67B
其它幾個公式:
◆ 真空容器的排氣時間
對于低真空和中真空的排氣時間,當(dāng)泄漏量較小時,真空設(shè)備從壓強P1降低到P2所需的排氣時間為:
t=2.3(V/S)lg(P1/P2)
式中 t: 排氣時間,s
V: 真空設(shè)備容積,L
S: 泵的有效抽氣速率,L/S
P1, P2: 開始時容器的壓強和抽至所需的壓強,mmHg。
1.3倍
真空系統(tǒng)抽氣速率Se的計算方法:
◆ 連續(xù)操作系統(tǒng)
1、 計算真空系統(tǒng)的總泄漏量Qs。
根據(jù)真空系統(tǒng)的容積進行的泄漏量估算:
表1
容積 / m3 |
0.1 |
1 |
3 |
5 |
10 |
25 |
50 |
100 |
200 |
空氣平均泄漏量/
kg/h |
0.1-0.5 |
0.5-1.0 |
1-2 |
2-4 |
3-6 |
4-8 |
5-10 |
8-20 |
10-30 |
根據(jù)接頭密封長度進行的泄漏量估算:
表2
接頭密封質(zhì)量 |
非常好 |
好 |
正常 |
泄漏量kg /h*m |
0.03 |
0.1 |
0.2 |
2、 計算總抽氣量Q
Q=Q1+Q2+Q3
Q: 總抽氣量,kg/h
Q1: 真空系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的氣體量,kg/h
Q2: 真空系統(tǒng)的放氣量,kg/h
Q3: 真空系統(tǒng)總泄漏量,kg/h
3、計算Se:
Se=QR(273+Ts)/PsM
R: 通用氣體常數(shù) R=8.31kJ /(kmol*K)
Ts:抽出氣體的溫度,oC
Ps:真空系統(tǒng)的工作壓力,kPa,G
M:抽出氣體的平均分子量
Se:真空系統(tǒng)的抽氣速率,m3 / h
◆ 間歇操作系統(tǒng)
Se=138V/t *lg(P1/P2) m3 / h
真空泵的選用
1 根據(jù)真空系統(tǒng)的真空度和泵進口管道的壓力降,確定泵吸入口處的真空度(絕壓)
2 確定真空系統(tǒng)的抽氣速率Se
3 將Se換算成泵廠規(guī)定條件下的抽氣速率Se’
一般可按照下式計算:
Se’= Se(273+[Ts])/(273+Ts)
[Ts]:泵標(biāo)準(zhǔn)進氣溫度
4 根據(jù)抽氣速率和真空度要求,按照下式選擇確定真空泵的類型
要求真空泵的抽氣速率S滿足:
S >(20%-30%)Se’