防污染真空抽气系统(1)

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

1、 前言

  符合环保要求的防污染真空系统是一种闭式环液循环真空抽气系统。它由罗茨泵、大气喷射泵和液环泵组成的机组,加上环液冷却器、排气冷凝器、管道阀门等组成一个完整的系统。它的防污染和回收功能决定于排气冷凝器的结构和工作温度,系统的抽气性能则决定于环液冷却器的工作温度和组成机组的各泵的结构、匹配和运行条件。

2、 液环泵

  液环真空泵是一种旋转变容真空泵。其结构简单、工作可靠、适用性强、使用方便,可以抽吸腐蚀性气体、含有粉尘的气体和气水混合物,所以在医药、农药、石油、化工、电工、食品和轻工等各部门得到了广泛的应用。

  液环泵通常用水做工作液,故又称水环泵。主要用于粗真空、抽气量大的工艺流程中。近几年水环泵发展较快,抽气效率有较大提高,尤其是其单级泵的极限压力已达到了原来双级泵的水平,即(2~3)×103Pa(工作水温15℃时)。如需抽吸腐蚀性气体,则相关零件需作防腐处理(耐蚀镀层)或用不锈钢制作。

   液环泵也可以采用其它液体作泵的环液,如在电工行业中可根据不同的产品选用不同的油(如变压器油、电缆油、电容器油等),故又称油环泵。由于这些油的饱和蒸汽压相对水而言,要低得多,所以油环泵的极限压力可达到(2~5)×102Pa,要比水环泵低一个数量级。还有一点必须指出,它的油温变化在一定范围内(60℃~90℃),对油环泵的性能影响不大。例如以变压器油为环液的某油环泵的油温变化对极限压力的影响如表1:

表1 油环泵油温变化对极限压力的影响

油环泵油温变化对极限压力的影响 

 

  在医药、化工、农药等行业中,液环泵的工作液可使用生产工艺流程中产生的任何气体的凝结液或与被抽物质相溶的液体,如各种醇、酮、醚、卤代烃、芳香族环烃、有机硫化物等,这样液环泵的环液对所生产的产品不会产生任何影响,这是它最突出的优点。

  液环泵的主要性能是极限压力、抽速和消耗功率。影响液环泵性能的因素比较多,仅对环液来说,就有饱和蒸汽压、温度、密度和粘度等诸多因素。

  环液的饱和蒸汽压的高低直接影响液环泵的性能,从这个意义上来说,环液的饱和蒸汽压愈低愈好,它可以降低极限压力并提高抽速。我们在常温下测试了某液环泵在使用不同环液时的极限压力,现列表如下:

表2 液环泵在不同环液时的极限压力(20℃)

液环泵在不同环液时的极限压力 

 

  环液温度的高低对液环泵性能的影响更是不可忽视。因为所谓环液温度的高低直接影响的就是饱和蒸汽压,再通过饱和蒸汽压来影响液环泵的性能。因此在保证泵正常工作的前提下,环液的温度越低越好。下面所示的两组液环泵的环液为水和甲苯时在不同环液温度下的抽速——入口压力曲线,(图2、图3),就能很明显的说明,环液温度的变化对液环泵的抽速和极限压力的影响是多么的大。

 

  为了使液环泵有一个良好的性能,希望环液温度在15℃~20℃之间,必要时应对环液进行降温处理。目前国内外都把15℃作为规定的环液温度,偏离15℃时液环泵的性能应按15℃换算。

  环液的密度和粘度对液环泵的性能也有一定的影响。密度的提高可使泵的抽速提高,但也使消耗功率增加。粘度的提高会降低泵的抽速,并使功率增加。一般环液粘度都不大,但用油作环液时,必须注意选用粘度小、饱和蒸汽压低的油,例如10号变压器油。

  通常液环泵工作时都吸入一定数量的气体,故不会产生较大的噪声。但当泵吸入的气体很少,甚至在接近极限压力下运转时,环液会在吸入处产生许多气泡,到接近排出口时,气泡被压缩、并在瞬间破裂,产生剧烈的液力撞击,这个力大到足以破坏泵的叶轮和轴,并产生强烈的噪声和轴功率的急剧上升,以致损坏电机,这种现象称之为汽蚀,应尽量避免产生。为了消除这种现象,可以向液环泵内掺入少量气体,单级泵可向进口掺气,双级泵可从二级中间掺气。为了防止工作液泄漏,有必要将掺气阀做成单向逆止阀。

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