气体喷射泵喷嘴口径的计算对抽速匹配的重要性

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)浙江真空设备集团有限公司 作者:陶永峰

气体泵与液环泵的匹配

      目前气体泵的极限压力水平不高, 差的只达到1.3×103 Pa, 好的也只有( 5~6) ×102 Pa。我们认为关键在于液环泵与气体泵的抽速配比是否合适, 配比不合理, 会破坏气体泵的工作, 使极限压力升高, 甚至使气体泵失去作用。曾在PQ- 6 气体泵与2SK- 6 液环泵组合上作过抽速配比对气体泵极限压力影响的试验。在液环泵进口按装一个阀门, 以调节液环泵的抽速。曲线1 为气体泵极限压力最低时( 3 . 6 × 102 Pa) 液环泵的抽速曲线, 抽速低于曲线1 时, 气体泵极限压力会上升( 稳定) , 抽速下降到曲线2 时, 气体泵极限压力产生波动( 1 . 25 × 103 Pa ~ 1 . 34 × 103 Pa) , 直至抽速降到曲线3 时波动才停止, 但这时气体泵的极限压力已跌至2 . 68 × 103 Pa , 说明气体泵已完全失去作用, 并反而因喷嘴有驱动气体进入而影响液环泵的工作。

气体泵与液环泵抽速匹配

图9:气体喷射泵与液环泵抽速的匹配

        上述试验表明液环泵与气体泵的抽速配比有一临界值, 超过此临界值气体泵的工作就不正常。根据我们的试验数据统计, 在最佳抽速配比时, 气体泵有最低的极限压力, 约为2.7 ×102Pa~4.0×102 Pa, 此时压力比K0= 液环泵入口压力/气体泵入口压力=16~19, 压力比K0 值的选取对气体泵喷嘴口径的计算非常重要。

气体泵喷嘴孔径的计算

对气体泵而言

G0 + G1 = G2 ( 1)

式中G0—— —气体泵驱动气体量, kg/h

G1—— —气体泵抽气量,kg/h

G2—— —液环泵抽气量,kg/h

极限压力时, G1 = 0、G0 = G2 ( 2)则

P0S0 = P2S2 ( 3)

S0 = 101325*G0/3.6*ρ20*P0L/s ( 4)

( 4) 式代入( 3) 式整理得:

G0 = 3.6*ρ20*P2*S2/101325=4.2546×10- 5×P2S2 ( 5)

式中ρ20—— —20℃时空气密度, 1.1975 kg/m3

P0—— —气体泵极限压力, Pa

P2—— —气体泵极限压力时, 液环泵的入口压力, Pa

S2—— —气体泵极限压力时, 液环泵的抽速, L/s

又由喷嘴流量计算公式:


G0 =0.01142344*α'*Pb*d2/T !( 6)

式中d0—— —喷嘴孔径, mm

α' —— —喷嘴效率系数, 0.97

Pb—— —标准大气压, 1013.25 hPa

T—— —标准环境温度, 293°K

代入整理得:

d0=1.2347*G0mm ( 7)

2.3 例PQ- 12 气体泵喷嘴口径计算( 前级SK- 12)极限压力取P0=4 ×102 Pa,查SK- 12 性能曲线入口压力为6.8 ×103 Pa时, 抽速为S2=165 L/s( 水温15℃) 。考虑夏季水温25℃时,

S'2=S2*(P2- Pv25)/(P2- Pv15)=117.64 L/s,( Pv15、Pv25 为15℃ 、25℃时水的饱和蒸气压)

G0=4.2546×10- 5×P2×S'2=34.035 kg/h

d0=1.2347*G0 ! =7.2 mm

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