真空泵與真空系統(tǒng)設(shè)計制造商

真空泵的分類及選型方法

2024/11/22 16:41:56

真空泵是用各種方法在某一封閉空間中產(chǎn)生、改善和維持真空的裝置。真空泵可以定義為:利用機械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對被抽容器進行抽氣而獲得真空的器件或設(shè)備。
隨著真空應(yīng)用的發(fā)展,真空泵的種類已發(fā)展了很多種,其抽速從每秒零點幾升到每秒幾十萬、數(shù)百萬升;極限壓力(極限真空)從粗真空到10 -12 Pa以上的極高真空范圍。


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真空泵的分類

由于各種真空泵的性能除了都能滿足對容器進行抽真空這一共同點之外,還各有不同之處。因此,在選用真空泵時,明確其在真空系統(tǒng)中所承擔(dān)的工作任務(wù)是十分重要的。并且泵在真空領(lǐng)域中的分類也不盡相同,主要從以下幾個方面概述:

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按性能特點和用途分類

01低真空泵




泵的極限壓力高于102Pa的真空泵屬于低真空泵。常見的低真空泵有往復(fù)式真空泵、旋轉(zhuǎn)式真空泵、液環(huán)式真空泵、噴射式真空泵以及吸附式真空泵。


02

中真空泵



極限壓力在102~-10-1Pa的真空泵屬于中真空泵。常見的有羅茨真空泵、多級噴射式真空泵、多級旋轉(zhuǎn)機械真空泵以及高速旋轉(zhuǎn)式機械真空泵等。


03高真空泵


極限壓力在10-1~10-5Pa的真空泵屬于高真空泵。常見的高真空泵有各種擴散泵及分子泵等。


04超高真空泵



極限壓力低于10-5Pa的真空泵屬于超高真空泵。超高真空泵主要有各種離子泵、低溫泵等。



02

按工作原理和結(jié)構(gòu)特點分類


01機械式容積真空泵






靠機械運動使泵腔工作容積周期變化來實現(xiàn)抽氣作用的是機核式容積真空泵。屬于這類泵的有往復(fù)式真空泵、旋轉(zhuǎn)式機械泵(包括旋片式、螺桿式、羅茨式、液環(huán)式等)。這類泵中除機械增壓泵外,一般均可單獨使用。


02射流式真空泵





沒有機械運動部件,主要靠通過噴嘴的高速射流來抽真空的是射流式真空泵。屬于這類泵的有水蒸氣噴射泵、空氣噴射泵、水噴射泵以及各種擴散泵等。這類泵結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,壽命長,易于維修,應(yīng)用比較普遍。



03

各類真空泵的工作壓力范圍及特征


圖片



02

真空泵的選擇



01

依據(jù)和條件

(1)系統(tǒng)對真空度的要求
根據(jù)系統(tǒng)對真空度的要求,選擇相應(yīng)極限真空的泵。一般要求泵的極限真空比系統(tǒng)要求的極限真空高0.5~1個數(shù)量級。

(2)系統(tǒng)正常工作時的壓力范圍
要求泵正常工作的壓力范圍必須滿足系統(tǒng)所要求的工作壓力。

(3)被抽氣體種類、成分、雜質(zhì)情況及系統(tǒng)工作時對污染的限制要求
被抽氣體性質(zhì)及對污染的要求是選擇不同特性真空泵的一個重要條件。它不但與工作時泵的性能有關(guān),而且直接與泵的工作壽命及檢修維護情況有關(guān),特別是在化工生產(chǎn)中,它往往是正確選泵的一個關(guān)鍵因素。

(4)系統(tǒng)被抽氣量或體積流量
它是決定選擇某一類型真空泵的主要依據(jù)。



02

真空泵的選擇及抽速計算

(1)計算真空泵的有效抽速S (L/s)。
根據(jù)真空系統(tǒng)要求的工作壓力pg、真空系統(tǒng)的總氣體量Q,計算泵的有效抽速
S=Q/pg
式中,Q為真空系統(tǒng)的總氣體量,Pa. L/s,包括真空系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的氣體量、真空系統(tǒng)及真空元件的放氣量和真空系統(tǒng)的總漏氣量。
通常將按此式計算出的有效抽速S增大20%~30%或更大作為主泵的名義抽速。

(2)確定真空泵的抽速。
根據(jù)有效抽速S以及泵與真空室之間的連接管道的流導(dǎo)U確定主泵的抽速Sp。由流導(dǎo)串聯(lián)公式有
1/S=1/Sp +1/U

(3)根據(jù)被抽氣體種類、成分、溫度以及氣體含灰塵雜質(zhì)情況選真空泵 。

(4)根據(jù)真空室對油污染要求的不同,來選擇有油、無油、半無油、干式、濕式真空泵。干式真空泵適合于要求絕對無油或工作液、或?qū)ぷ饕簝Υ婧吞幚碣M用比較關(guān)切等場合。

5)根據(jù)投資及日常維護運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟指標來選擇。



03

前級泵的配置及抽速決定

主真空泵選定之后,如何配置前級泵,需遵守的原則是:

① 求前級泵造成主真空泵工作所需的預(yù)真空條件;
② 抽走主真空泵產(chǎn)生的最大氣體量;
③ 必須滿足主真空泵進氣口能工作的最大壓力時所需的預(yù)抽時間要求。

不同的主真空泵,其前級泵配置各異,分述如下。

01蒸汽流泵前級配置




此類泵包括油擴散泵、油擴散噴射泵以及增擴泵等。在主泵允許的最大排氣口壓力下,前級泵需將主泵產(chǎn)生的最大氣體量及時抽走,即前級泵的有效抽速必須滿足:
Sq> pg .S/ pn或Qmax /pn
式中,Sq——前級泵的有效抽速,L/s,和選擇高真空泵一樣,先由Sq來確定前級泵的抽速,然后再根據(jù)該抽速選定泵型;
pn ——主泵前級的臨界前級壓力,Pa;
Qmax ——所能排出的最大氣體量,Pa .L/s;
pg ——主泵允許的最高工作壓力,Pa;
S——主泵工作在pg時的有效抽速,L/s。
在選擇前級泵時,應(yīng)該注意機械泵的抽速是在大氣壓力下測得的,但正常使用的泵都是在低于大氣壓的條件下運轉(zhuǎn),使泵的抽速下降了,因而我們必須根據(jù)抽速曲線來選擇泵。若沒有抽速曲線,可參考經(jīng)驗公式
Sp =(1.5~3) S’p
式中,Sp——實際選用的前級泵的抽速;
S’p——計算要求的前級泵抽速。

02羅茨泵配置油封機械泵




羅茨泵前級配置油封機械泵時,前級泵的抽速由經(jīng)驗公式確定,即
Sp=(1/3~1/8)SL
式中,Sp——前級泵的抽速,L/s;
SL——羅茨泵的抽速,L/s。
式中,系數(shù)選擇,通常抽速大的羅茨泵取小值,抽速小的選大值。

03羅茨泵配置水環(huán)泵為前級




羅茨泵~水環(huán)泵機組,水環(huán)泵抽速選擇根據(jù)經(jīng)驗確定,即
Ss=(1/3 ~1/5)SL
式中,Ss——前級泵的抽速,L/s;
SL——羅茨泵的抽速,L/s。

04羅茨泵串聯(lián)機組




用于較高真空度的羅茨泵不能直接排大氣,因此串聯(lián)二級的羅茨泵仍需要一個機械泵或水環(huán)泵后級。
羅茨泵串聯(lián)機組,有兩種配置方式,其一是羅茨泵—羅茨泵—機械泵;其二是羅茨泵—羅茨泵—水環(huán)泵。兩種方式均是以一羅茨泵為主泵,而另一羅茨泵為前級,兩羅茨泵抽速關(guān)系由經(jīng)驗確定,即
SjL=(1/2 ~1/4)SL
式中,SjL——前級羅茨泵的抽速,L/s;
SL——羅茨泵的抽速,L/s。

05渦輪分子泵前級配置




渦輪分子泵所配置的前級泵抽速,應(yīng)滿足
Sp> Qmax/ pj
式中, Sp——前級泵的抽速,L/s;
pj——渦輪分子泵前級壓力,通常為2Pa;
Qmax——最大流量,Pa. L/s,渦輪分子泵平穩(wěn)抽速范圍為10-1~10-7 Pa。故最大流量Qmax值應(yīng)等于10-1Pa下的抽速與該壓力之積。


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