水環(huán)式真空泵工作原理

一、 關(guān)于真空泵的幾個(gè)概念
在化工生產(chǎn)的加工過程中如何應(yīng)用好真空泵，需要先明確以下幾個(gè)概念：
1、“真空”的概念：“真空”是指在給定空間內(nèi)低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀態(tài)，也就是該空間內(nèi)氣體分子密度低于該地區(qū)大氣壓的氣體分子密度。*沒有氣體的空間狀態(tài)稱為真空。
2、真空泵：是用以產(chǎn)生、改善和維持真空的裝置。
3、抽氣量：真空泵在工作壓強(qiáng)下單位時(shí)間內(nèi)抽吸氣體的流量。單位：kg/h或m3/h；
4、極限壓強(qiáng)（真空度）：在抽汽量為零的情況下真空泵所能達(dá)到的壓強(qiáng)。單位：Pa、KPa、MPa或mmhg（極限絕壓減當(dāng)?shù)卮髿鈮簽闃O限真空度）；
5、工作壓強(qiáng)（真空度）：噴射泵在額定抽氣量時(shí)的壓強(qiáng)。單位：Pa、KPa、MPa或mmhg（工作絕壓減當(dāng)?shù)卮髿鈮簽楣ぷ髡婵斩龋?br /> 6、工作蒸汽壓力：蒸汽噴射真空泵的工作蒸汽壓力。單位：MPa或kgf/cm2；
7、工作蒸汽耗量：蒸汽噴射真空泵單位時(shí)間蒸汽耗量。單位：kg/h；
8、冷卻水溫：水噴射泵循環(huán)水溫度或蒸汽噴射真空泵的冷凝器循環(huán)水溫度。單位：OC；
9、冷卻水循環(huán)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過水噴射器或蒸汽噴射泵冷凝器的循環(huán)水流量。單位：kg/h；
二、 化工行業(yè)常見的的幾種真空泵及其優(yōu)缺點(diǎn)
1、化工行業(yè)經(jīng)常使用的幾種真空泵——化工行業(yè)上常見的真空泵可以簡(jiǎn)單的分為變?nèi)莘e式真空泵和噴射真空泵，變?nèi)莘e式真空泵是利用泵腔容積的周期變化來完成吸氣和排氣的裝置，往復(fù)真空泵、旋片真空泵、滑閥真空泵、水環(huán)真空泵、羅茨真空泵就是屬于變?nèi)莘e式真空泵。噴射真空泵是利用文丘里效應(yīng)的壓力降產(chǎn)生的高速射流把氣體輸送到出口的一種動(dòng)量傳輸泵，水噴射真空泵、蒸汽噴射真空泵、汽水串聯(lián)噴射真空泵、汽水組合噴射真空泵同屬于噴射真空泵。
2、變?nèi)莘e式真空泵的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)
（1）、往復(fù)真空泵、旋片真空泵、滑閥真空泵、羅茨真空泵是靠活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)將氣體吸入、壓縮并排出。它們的優(yōu)點(diǎn)是新投入使用的泵真空度相對(duì)比較高，但是活塞是運(yùn)轉(zhuǎn)部件，因此活塞的磨損是避免不了的，隨著檢修次數(shù)的增加工作真空度將不斷下降，直至滿足不了生產(chǎn)的要求。此類泵工作噪音大，耗油量大，故障率高也是其致命的缺點(diǎn)，一般都需要開一臺(tái)備用一臺(tái)，這無形中增加了設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)用。另外如果用此類泵抽吸水蒸汽等可凝性氣體，將使?jié)櫥腿榛虼酥荒軕?yīng)用在抽吸不凝性（空氣類）氣體，也不能抽吸帶有顆粒狀的介質(zhì)，這也就限制了其適用范圍。
（2）、水環(huán)真空泵是靠裝在泵殼內(nèi)的帶有多葉片的偏心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，把水拋向泵殼形成與泵殼同心的水環(huán)，水環(huán)與轉(zhuǎn)子葉片形成了容積周期變化從而將氣體吸入、壓縮并排出。它的優(yōu)點(diǎn)是低真空時(shí)抽氣量大、可以直接抽吸水蒸汽等可凝性氣體。它的缺點(diǎn)是真空度低；不能抽吸帶有顆粒狀的介質(zhì)；轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)不易做防腐處理，因此不能抽吸具有腐蝕性的介質(zhì)。
3、噴射真空泵的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)
噴射真空泵是利用文丘里效應(yīng)的壓力降產(chǎn)生的高速射流把氣體輸送到出口的一種動(dòng)量傳輸泵。它分為水噴射真空泵、蒸汽噴射真空泵、汽水串聯(lián)噴射真空泵、汽水組合噴射真空泵。噴射真空泵以其真空度范圍廣，可以直接抽吸水蒸汽等可凝性氣體和帶有顆粒狀的介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，無運(yùn)轉(zhuǎn)部件維修量小，節(jié)能降耗等優(yōu)點(diǎn)越來越廣泛的應(yīng)用在化工操作的各工藝中，下面分別介紹各種噴射真空泵的工作原理。
（1）、水噴射真空泵的工作原理及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
水噴射真空泵的設(shè)備組成見其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其工作原理是：循環(huán)水箱中的水經(jīng)循環(huán)水泵做功后產(chǎn)生一定的壓力、流速，具有一定壓力、流速的水進(jìn)入水噴射器的集水室，經(jīng)孔板上的多個(gè)拉瓦爾噴嘴噴射，形成的高速射流使噴射器的混合室產(chǎn)生真空，被抽介質(zhì)在真空作用下進(jìn)入噴射器混合室，在混合室中與高速水流充分混合和經(jīng)文丘里管降速、增壓后排出到循環(huán)水箱中，不凝性氣體析出，可凝性汽體從水箱溢流口溢出，如此反復(fù)做功。它的優(yōu)點(diǎn)是低位整機(jī)型式，比水環(huán)真空泵的真空度高，代替W式往復(fù)真空泵可以取消前置冷凝器，節(jié)省一次性設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。
（2）、汽水串聯(lián)噴射真空泵的工作原理及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
在水噴射真空泵的噴射器前面串聯(lián)一級(jí)或多級(jí)蒸汽噴射真空泵即汽水串聯(lián)噴射真空泵，其結(jié)構(gòu)見汽水串聯(lián)噴射真空泵。其工作原理是：一定壓力的飽和或過熱蒸氣通過拉瓦爾噴嘴減壓增速后進(jìn)入蒸汽噴射器的混合室，使混合室產(chǎn)生真空，被抽介質(zhì)被抽吸進(jìn)混合室與工作蒸汽混合，混合后的流體通過擴(kuò)散管，速度下降，壓力升高，直至達(dá)到下一級(jí)吸入口壓力后排入下一級(jí)蒸汽噴射泵或水噴射泵。它是低位整機(jī)型式，真空度相對(duì)較高，可以取代水環(huán)—羅茨機(jī)組、旋片—羅茨機(jī)組直接抽吸可凝性汽體，但它在高真空的抽不凝性氣體量有限。
（3）、新型蒸汽噴射真空泵的工作原理及工藝流程圖
新型蒸汽噴射真空泵是由一級(jí)或多級(jí)蒸汽噴射泵與冷凝器組成的，一定壓力的飽和或過熱蒸氣通過拉瓦爾噴嘴減壓增速后進(jìn)入蒸汽噴射器的混合室，使混合室產(chǎn)生真空，被抽介質(zhì)被抽吸進(jìn)混合室與工作蒸汽混合，混合后的流體通過擴(kuò)散管，速度下降，壓力升高，直至達(dá)到下一級(jí)吸入口壓力后排入下一級(jí)蒸汽噴射器。冷凝器前面的蒸汽噴射器排出的混合流體進(jìn)入冷凝器后，可凝性汽體被冷卻成液體與不凝性氣體一起隨冷卻水排出冷凝器外（見新型蒸汽噴射真空泵工藝流程圖）。它可以實(shí)現(xiàn)任意高度安裝，適合于抽吸的介質(zhì)中不凝性氣體量相對(duì)較小，
大部分為可凝性汽體的工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多級(jí)蒸汽噴射真空泵可以節(jié)約工作蒸汽60%以上。
（4）、汽水組合噴射真空泵的工作原理及工藝流程圖
它是在傳統(tǒng)的蒸汽噴射泵的*級(jí)冷凝器后面串聯(lián)一級(jí)汽水串聯(lián)噴射真空泵而組成的，其工作原理見汽水組合噴射真空泵的工藝流程圖。它克服了蒸汽噴射真空泵和水噴射真空泵各自的缺點(diǎn)，發(fā)揮了它們的優(yōu)點(diǎn)，既可以達(dá)到較高的工作真空度，又可以有較大的抽氣量，比傳統(tǒng)的多級(jí)蒸汽噴射真空泵節(jié)約工作蒸汽50%以上，節(jié)約冷卻水30%以上，無需配備啟動(dòng)泵，抽空塔時(shí)間短。
（5）、多級(jí)蒸汽噴射真空泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、工作穩(wěn)定可靠，缺點(diǎn)是蒸汽耗量大（運(yùn)行費(fèi)用高），必須安裝在11米高度以上，檢修不便。
三、 結(jié)合工藝選用合理的真空泵 
在化工生產(chǎn)過程中，可根據(jù)具體工藝所要求的工作壓強(qiáng)高低和抽吸氣體的性質(zhì)合理選擇真空泵，一般先確定具體工藝所要求的工作壓強(qiáng)，負(fù)壓蒸餾、精餾、升華等工藝要求的真空度高（工作壓強(qiáng)低），負(fù)壓蒸發(fā)、干燥、濃縮、結(jié)晶、脫水、脫色、化學(xué)反應(yīng)吸收及真空輸送物料等工藝要求的真空度低（工作壓強(qiáng)高）。工作壓強(qiáng)確定后，可根據(jù)抽氣量大小和抽吸氣體的性質(zhì)合理選擇真空泵。
1、根據(jù)幾種真空泵所能達(dá)到的工作壓強(qiáng)列出各種真空泵的適用范圍。
2、抽吸不同氣體選擇不同噴射真空泵
（1）、水噴射真空泵泵適用于工作壓強(qiáng)大于25mmhg（3.3KPa），抽吸各種氣體的場(chǎng)合，尤其在抽吸可凝性汽體（即凝結(jié)于水或遇冷凝結(jié)的氣體）、帶有粉塵、顆粒狀介質(zhì)時(shí)其優(yōu)點(diǎn)更為突出。當(dāng)工作壓強(qiáng)要求相對(duì)較小，抽不凝性氣體量較大時(shí)，應(yīng)選擇蒸汽噴射泵和汽水串聯(lián)、汽水組合噴射真空泵。
（2）、汽水串聯(lián)噴射真空泵工作壓強(qiáng)可達(dá)到2mmhg（267Pa），但其比新型蒸汽噴射真空泵、汽水組合噴射真空泵、多級(jí)蒸汽噴射真空泵抽氣量小，適合于中小企業(yè)間歇式生產(chǎn)。
（3）、新型蒸汽噴射真空泵的工作壓強(qiáng)可達(dá)到0.5mmhg（65Pa），適合于抽吸的氣體中大部分為可凝性汽體，不凝性氣體量占有的比例相對(duì)較小的工藝。
（4）、汽水組合噴射真空泵和多級(jí)蒸汽噴射真空泵的工作壓強(qiáng)可達(dá)到10Pa以內(nèi)，可以抽吸各種氣體，它們的區(qū)別在于汽水組合噴射真空泵比多級(jí)蒸汽噴射真空泵節(jié)約工作蒸汽耗量，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。
四、 結(jié)論
隨著商品經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和能源問題的不斷突出，各企業(yè)節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量越來越成為增加核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，在各種加工過程中選擇合適的噴射真空泵，降低運(yùn)行成本，將是企業(yè)增加核心競(jìng)爭(zhēng)力的有力措施，希望本文對(duì)企業(yè)合理選用真空泵起到一定的參考作用
 

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