不同温度、不同压缩比的气体时对水环真空泵抽气量的影响

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)山东淄博水环真空泵厂有限公司 作者:陈维茂

  技术资料上的性能曲线及技术数据表是在水环真空泵抽吸空气的条件下得出的。下面分析一下用于抽瓦斯气体时,对进气温度和压缩比(排气压力和进气压力之比)改变时对水环真空泵抽气量的影响。

  众所周知,水环真空泵属容积式泵,容积式泵内部气体从排气侧向吸气侧的泄漏主要是通过间隙(对于目前广泛应用的2BE 系列轴向吸排气泵,其间隙指的是叶轮两端面与分配板之间的轴向间隙)泄漏,其泄漏量Qb 可用(2)式计算。

不同温度、不同压缩比的气体时对水环真空泵抽气量的影响

  式中:A———泄漏通流面积;

  Rm———常数Rm=μR;

  R———气体常数;

  μ———气体分子量;

  ε———排气压力pd 与吸气压力p1 比,ε= pd/p1;

  TS———气体温度(热力学温度)。

  从(2)式可以知道,泄漏量Qb 随进气温度TS和压力比ε 的增加而增加,随分子量μ 的增加而减少,但与转速无关。

  对于(2)式中Qb、TS、ε 和μ 四个参数,对应于状态1(下标“1”)和状态2(下标“2”)分别列出Qb1 和Qb2 两式,然后将两个状态下的Qb2 和Qb1相除,可得:

  a、仅当进气温度改变,由Ts1 变成Ts2 时,泄漏量Qb2 为:

不同温度、不同压缩比的气体时对水环真空泵抽气量的影响

  如当进气温度为40 ℃时,其泄漏量为规定状态(20 ℃)的1.03 倍(其余条件不变)。

  b、仅当压力比由ε1 变为ε2 时,泄漏量Qb2 为:

不同温度、不同压缩比的气体时对水环真空泵抽气量的影响

  由(4)式可知,如果入口压力均为400 hPa(绝压),排气压力为当地大气压,高原地区(假定大气压力为800 hPa) 的泄漏量Qb2 是沿海地区(假定大气压力为1013.25 hPa)的0.8 倍,即在其他条件均相同的情况下,仅大气压力降低,即排气压力降低,泵的内部泄漏量明显减小。

  c、仅当分子量由μ1 变为μ2 时,泄漏量Qb2 为:

不同温度、不同压缩比的气体时对水环真空泵抽气量的影响

  由(5)式可知,当被抽气体由空气(分子量μ1=28.96)变成瓦斯气体时(按某研究单位提出的瓦斯混合气体中瓦斯的浓度为50%,即CH4 为50%,N2 为39.8%,O2 为10%,CO2 为0.2%计算,混合气体分子量约为μ2=22),泄漏量Qb2=1.15 Qb1,即是抽空气时泄漏量的1.15 倍。

  泵的泄漏量是指由于排气与进气的压力差,泵内部从排气腔泄漏到吸气腔的体积流率。现具体举例说明,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为如果实测的泵在入口压力为400 hPa 时抽空气的体积流率为100 m3/min,按容积效率90%计算,这个泵的理论抽气量是100/0.9=111 m3/min,那么泵的内部泄漏量为11 m3/min。根据公式(5)当抽瓦斯气体时该泵内部的泄漏量理论上为12.7 m3/min,比抽空气时泄漏量略大。

  d、当TS1、μ1、ε1 都同时改变为TS2、μ2、ε2 时,泄漏量变为:

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