真空泵的选型计算Word文档格式.docx
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如钛升华泵对氢有很高的抽速,但不能抽氦,而三极型溅射离子泵,(或二极型非对称阴极溅射离子泵)对氩有一定的抽速,两者组合起来,便会使真空装置得到较好的真空度。
另外,有的真空泵不能在大气压下工作,需要预真空;
有的真空泵出口压强低于大气压,需要前级泵,故都需要把泵组合起来使用。
5、真空设备对油污染的要求。
若设备严格要求无油时,应该选各种无油泵,如:
水环泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵、低温泵等。
如果要求不严格,可以选择有油泵,加上一些防油污染措施,如加冷阱、障板、挡油阱等,也能达到清洁真空要求。
6、了解被抽气体成分,气体中含不含可凝蒸气,有无颗粒灰尘,有无腐蚀性等。
选择真空泵时,需要知道气体成分,针对被抽气体选择相应的泵。
如果气体中含有蒸气、颗粒、及腐蚀性气体,应该考虑在泵的进气口管路上安装辅助设备,如冷凝器、除尘器等。
7、真空泵排出来的油蒸气对环境的影响如何。
如果环境不允许有污染,可以选无油真空泵,或者把油蒸气排到室外。
8、真空泵工作时产生的振动对工艺过程及环境有无影响。
若工艺过程不允许,应选择无振动的泵或者采取防振动措施。
9、真空泵的价格、运转及维修费用。
第二部分:
水环式真空泵的选择
一、泵类型的确定
泵的类型主要由工作所需的气量、真空度或排气压力而定。
泵工作时,需要注意以下两个方面:
1.尽可能要求在高效区内,也就是在临界真空度或临界排气压力的区域内运行。
2.应避免在最大真空度或最大排气压力附近运行。
在此区域内运行,不仅效率极低,而且工作很不稳定,易产生振动和噪音。
对于真空度较高的真空泵而言,在此区域之内运行,往往还会发生汽蚀现象,产生这种现象的明显标志是泵内有噪音和振动。
汽蚀会导致泵体、叶轮等零件的损坏,以致泵无法工作。
根据以上原则,当泵所需的真空度或气体压力不高时,可优先在单级泵中选取。
如果真空度或排气压力较高,单级泵往往不能满足,或者,要求泵在较高真空度情况下仍有较大气量,即要求性能曲线在较高真空度时较平坦,可选用两级泵。
如果真空度要求在-710mmHg以上,可选用水环-大气泵或水环-罗茨真空机组作为抽真空装置。
如果只作真空泵用,则选用单作用泵比较好。
因为单作用泵的构造简单,容易制造和维护,且在高真空情况下抗汽蚀性好。
如果仅作较大气量的压缩机使用,则选用双作用的泵比较合适。
因为双作用泵的气量大,体积小,重量轻,径向力能得到自动平衡,轴不容易产生疲劳断裂,泵的使用寿命较长。
二、根据系统所需的气量选择真空泵
初步选定了泵的类型之后,对于真空泵,还要根据系统所需的气量来选用泵的型号。
真空泵选择相关计算公式
1、玻义尔定律
体积V,压强P,P·
V=常数
一定质量的气体,当温度不变时,气体的压强与气体的体积成反比。
即P1/P2=V2/V1
2、盖·
吕萨克定律
当压强P不变时,一定质量的气体,其体积V与绝对温度T成正比:
V1/V2=T1/T2=常数
当压强不变时,一定质量的气体,温度每升高(或P降低)1℃,则它的体积比原来增加(或缩小)1/273。
3、查理定律
当气体的体积V保持不变,一定质量的气体,压强P与其绝对温度T成正比,即:
P1/P2=T1/T2
在一定的体积下,一定质量的气体,温度每升高(或降低)1℃,它的压强比原来增加(或减少)1/273。
4、平均自由程:
λ=(5×
10-3)/P(cm)
5、抽速:
S=dv/dt(升/秒)或S=Q/P
Q=流量(托·
升/秒)P=压强(托) V=体积(升)t=时间(秒)
6、通导:
C=Q/(P2-P1)(升/秒)
7、真空抽气时间:
对于从大气压到1托抽气时间计算式:
t=8V/S(经验公式)
V为体积,S为抽气速率,通常t在5~10分钟内选择。
8、维持泵选择:
S维=S前/10
9、扩散泵抽速估算:
S=3D2(D=直径cm)
10、罗茨泵的前级抽速:
S=~S罗(l/s)
11、漏率:
Q漏=V(P2-P1)/(t2-t1)
Q漏-系统漏率(mmHg·
l/s)
V-系统容积(l)
P1-真空泵停止时系统中压强(mmHg)
P2-真空室经过时间t后达到的压强(mmHg)
t-压强从P1升到P2经过的时间(s)
12、粗抽泵的抽速选择:
S=Q1/P预(l/s)
S=·
lg(Pa/P预)/t
S-机械泵有效抽速
Q1-真空系统漏气率(托·
升/秒)
P预-需要达到的预真空度(托)
V-真空系统容积(升)
t-达到P预时所需要的时间
Pa-大气压值(托)
13、前级泵抽速选择:
排气口压力低于一个大气压的传输泵如扩散泵、油增压泵、罗茨泵、涡轮分子泵等,它们工作时需要前级泵来维持其前级压力低于临界值,选用的前级泵必须能将主泵的最大气体量排走,根据管路中,各截面流量恒等的原则有:
PnSg≥PgS或
Sg≥Pgs/Pn
Sg-前级泵的有效抽速(l/s)
Pn-主泵临界前级压强(最大排气压强)(l/s)
Pg-真空室最高工作压强(托)
S-主泵工作时在Pg时的有效抽速。
(l/s)
14、扩散泵抽速计算公式:
S=Q/P=(K·
n)/(P·
t)(升/秒)
式中:
S-被试泵的抽气速率(l/s)
n-滴管内油柱上升格数(格)
t-油柱上升n格所需要的时间(秒)
P-在泵口附近测得的压强(托)
K-滴管系数(托·
K=V0·
(L/n)·
(Υ0/Υm)+Pa△Vt
其中V0-滴管和真空胶管的原始容积(升)
L-滴管刻度部分的长度(mm)
n-滴管刻度部分的格数(格)
Υ0-油的比重(克/厘米3)
Υm-汞的比重(克/厘米3)
Pa-当地大气压强(托)
△Vt-滴管的刻度上的一格的对应的容积(升/格)
15、旋片真空泵的几何抽速计算公式:
S=πZnLKv(D2-d2)/(24×
104)(l/s)
Z为旋片数,n为转速(转/分),L为泵腔长度,D为泵腔直径,d为转子直径(cm),Kv为容积利用系数(一般取95%)。
16、O型橡胶槽深B=
D为橡胶直径,槽宽C=
17、方形橡胶槽深B=0.8A
A为方形橡胶边长,槽宽C=
其它几个公式:
◆真空容器的排气时间
对于低真空和中真空的排气时间,当泄漏量较小时,真空设备从压强P1降低到P2所需的排气时间为:
t=(V/S)lg(P1/P2)
式中t:
排气时间,s
V:
真空设备容积,L
S:
泵的有效抽气速率,L/S
P1,P2:
开始时容器的压强和抽至所需的压强,mmHg。
真空系统抽气速率Se的计算方法:
◆连续操作系统
1、计算真空系统的总泄漏量Qs。
根据真空系统的容积进行的泄漏量估算:
表1
容积/m3
1
3
5
10
25
50
100
200
空气平均泄漏量/
kg/h
根据接头密封长度进行的泄漏量估算:
表2
接头密封质量
非常好
好
正常
泄漏量kg/h*m
2、计算总抽气量Q
Q=Q1+Q2+Q3
Q:
总抽气量,kg/h
Q1:
真空系统工作过程中产生的气体量,kg/h
Q2:
真空系统的放气量,kg/h
Q3:
真空系统总泄漏量,kg/h
3、计算Se:
Se=QR(273+Ts)/PsM
R:
通用气体常数R=/(kmol*K)
Ts:
抽出气体的温度,oC
Ps:
真空系统的工作压力,kPa,G
M:
抽出气体的平均分子量
Se:
真空系统的抽气速率,m3/h
◆间歇操作系统
Se=138V/t*lg(P1/P2)m3/h
真空泵的选用
1根据真空系统的真空度和泵进口管道的压力降,确定泵吸入口处的真空度(绝压)
2确定真空系统的抽气速率Se
3将Se换算成泵厂规定条件下的抽气速率Se’
一般可按照下式计算:
Se’=Se(273+[Ts])/(273+Ts)
[Ts]:
泵标准进气温度
4根据抽气速率和真空度要求,按照下式选择确定真空泵的类型
要求真空泵的抽气速率S满足:
S>
(20%-30%)Se’