真空泵基本知识

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摘要:真空泵的工作压力应该满足工艺工作压力要求,选型时真空度要高于真空设备真空度的半个到一个数量级。(如:真空工艺要求100pa(绝对压力)的真空度,选用真空泵的真空度至少要50pa-10pa)。

在真空泵选型前,我们必须弄清楚几个基础概念:

真空理论上是指容积里面不含有任何的物质。(现实中是不存在真正的真空的)通常把容器内气压低于正常大气压(101325 Pa)的都称之为真空状态。

真空度表示处于真空状态下的气体稀簿程度,通常用压力值来表示。实际应用中,真空度通常有绝对真空和相对真空两种说法。从真空表所读得的数值称真空度。真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值,从表上表示出来的数值又称为表压强,业界也称为极限相对压强,即: 真空度=大气压强-绝对压强(大气压强一般取101325Pa,水环式真空泵极限绝对压强3300Pa;旋片式真空泵极限绝对压强约10Pa)

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绝对真空&相对真空

极限相对压强相对压强即所测内部压强比“大气压”低多少压强。表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值。由于容器内部空气被抽,因此,内部的压强始终低于容器外部压强。所以当用相对压强或者表压强表示的时候,数值前面必须带负号,表示容器内部压强比外部压强低。

极限绝对压强绝对压强即所测内部压强比”理论真空(理论真空压强值为0Pa)”高多少压强。它所比较的对象为理论状态的绝对真空压强值。由于工艺所限,我们无论如何都不能将内部压强抽到绝对真空0Pa这个数值,因此,真空泵所抽的真空值比理论真空值要高。所以当用绝对真空表示时,数值前面无负号。

例如,设备的真空度标为0.098MPa,实际上是-0.098MPa

抽气量抽气量是真空泵抽速的一个衡量因素。一般单位用L/S和m³/h来表示。是弥补漏气率的参数。不难理解,理论下抽一个相同体积的容器,为什么抽气量大的真空泵很容易抽到我们所需的真空度,而抽气量小的真空泵很慢甚至无法抽到我们想要的真空度? 因为管路或者容器始终不可能做到绝对不漏气,而抽气量大的弥补了漏气所带来的真空度下降的因素,所以,大气量的很容易抽到理想真空度值。这里建议,在计算出理论抽气量的情况下,我们尽量选择高一级的抽气量的真空泵。抽气量具体计算公式以下会介绍。

他们Pa, KPa, MPa, mbar, bar, mmH2O, Psi之间的换算方式如下表:

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下面进入真空泵的选型

1、工艺要求达到的真空度

真空泵的工作压力应该满足工艺工作压力要求,选型时真空度要高于真空设备真空度的半个到一个数量级。(如:真空工艺要求100pa(绝对压力)的真空度,选用真空泵的真空度至少要50pa-10pa)。一般如果要求绝对压强高于3300Pa,则优先选择水环式真空泵作为真空装置,如果绝对压强要求低于3300Pa,则不能选择水环式真空泵,选择旋片式真空泵或更高真空级别的真空泵作为真空获得装置。

2、工艺要求的抽气量(抽气速率)

真空泵要求抽气速率(也就是要求真空泵在其工作压力下,排出气体、液体,固体的能力),一般单位:m3/h,L/S,m3/min。具体计算方法可以参考下面公式自行计算选型。当然,真空泵的选型是一个综合过程,涉及到相关经验等因素。

S=(V/t)×ln(P1/P2)

  • 其中:S为真空泵抽气速率(L/s)
  • V为真空室容积(L)
  • t为达到要求真空度所需时间(s)
  • P1为初始压强(Pa)
  • P2为要求压强(Pa)

3、判定被抽物体的成分

第一、被抽物体是气体、液体还是颗粒,如果被抽气体中含有水汽或少量颗粒性和粉尘等杂质,慎选旋片式真空泵,如果真空度要求较高,则应加过滤装置加以过滤方能使用旋片式真空泵做真空获得设备。

第二、要知道被抽物体是否有腐蚀(酸性还是碱性,PH值是多少?),若含有酸碱腐蚀或有机腐蚀等因素的气体,应过滤或中和处理才能选旋片式真空泵。

第三、被抽物体是否对橡胶或者油品有污染?针对不同的被抽介质要选用相应的真空设备,如果气体中含有大量蒸气、颗粒、及腐蚀性气体,应该考虑在泵的进气口管路上安装相应的辅助设备,如冷凝器,过滤器等(具体联系我们相应技术工程人员)。

第四、 真空泵的噪音,振动,美观的对工厂是否有影响。

第五、俗话说,便宜没好货。购买真空泵和真空设备时,还应优先考虑设备的质量、运输及其维修和保养费用等。

真空泵的抽速和真空机组的配置

不同的真空系统需要不同的真空度。为了达到这个要求,通常需要一套真空机组,由不同压力范围的真空泵串联而成。高真空泵可以满足系统的要求,而低真空泵则是直接排入大气。最简单的真空机组只需要一台直排大气泵,但是高真空系统通常需要三级机组,而中真空需要二级机组。

一台高真空泵和一台低真空泵很难组成有效的高真空机组,原因之一是流量的连续性。高真空泵在达到某一压力时就不能正常工作,这时前级泵的抽速会减小,导致排气流量小于主泵,破坏了流量连续性的要求。在高低真空泵之间增加一台中真空泵可以解决这个问题,它可以起到承上启下的作用,保证流量的连续性,同时使各泵处于最佳状态。罗茨泵是最适合的中真空泵,因为它的压缩比不高,可以连接几Pa到几百Pa的范围。

高真空机组需要三级机组的另一个原因是高真空泵的吸入压力限制。传统的高真空泵只能在几Pa的压力范围内工作,因此前级泵必须预抽到这一压力主泵才能开始工作。但是直排大气的前级泵达到这一压力需要很长时间,特别是在周期性抽气的真空机组中,对达到工作真空度的时间有要求。增加一台中真空泵可以缩短预抽时间,使系统更快地进入工作压力,提高设备的使用效率。

分子增压泵具有极高的压缩比和高真空性能,也具有在中真空范围内的超强抽气能力,因此成为唯一兼有中高真空性能的真空泵。它只需要与低真空泵配合,就能组成性能堪比三级机组的高真空机组。分子增压泵可以在100-50Pa工作,前级泵从大气到这一压力,压力降低的规律基本符合每经过一段时间降低一个数量级。因此,机组具有很高的抽气效率。此外,分子增压泵还可以简化高真空机组,取消罗茨泵。对于大型高真空应用设备,可以适当加强前级泵的预抽能力,进一步缩短抽气时间。

在一些中真空应用中,需要进入10-1Pa的范围,这对罗茨泵的二级机组来说很难实现,而使用二级罗茨泵串接的三级机组可以将真空度提高一个数量级而进入10-1Pa。因此,中真空应用也常用三级机组。由于分子增压泵在10-1Pa可以满抽速,所以它可以在三级中真空机组中取代两级罗茨泵。一般来说,长时间工作在中真空低端压力范围的罗茨泵,分子增压泵可以完全取代。而长时间工作在中真空高端压力范围的罗茨泵相对较少,因为这一压力范围的前级泵通常还有强劲的抽速。

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