1、真空泵的选型计算精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-TTMSHHJ8】真空泵的选型计算精选文档第一部分:选用真空泵时需要注意事项1、真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。如:真空镀膜要求110-5mmHg的真空度,选用的真空泵的真空度至少要510-6mmHg。通常选择泵的真空度要高于真空设备真空度半个到一个数量级。2、正确地选择真空泵的工作点。每种泵都有一定的工作压强范围,如:扩散泵为10-310-7mmHg,在这样宽压强范围内,泵的抽速随压强而变化,其稳定的工作压强范围为510-4510-6mmHg。因
2、而,泵的工作点应该选在这个范围之内,而不能让它在10-8mmHg下长期工作。又如钛升华泵可以在10-2mmHg下工作,但其工作压强应小于110-5mmHg为好。3、真空泵在其工作压强下,应能排走真空设备工艺过程中产生的全部气体量。4、正确地组合真空泵。由于真空泵有选择性抽气,因而,有时选用一种泵不能满足抽气要求,需要几种泵组合起来,互相补充才能满足抽气要求。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
3、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
4、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
5、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
6、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,PV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/P2V2/V12、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/V2T1/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/P2T1/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
7、。4、平均自由程:(510-3)/P (cm)5、抽速:Sdv/dt (升/秒)或 SQ/PQ流量(托升/秒) P压强(托)V体积(升) t时间(秒)6、通导: CQ/(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:t8V/S (经验公式)V为体积,S为抽气速率,通常t在510分钟内选择。 8、维持泵选择:S维S前/109、扩散泵抽速估算:S3D2 (D直径cm)10、罗茨泵的前级抽速:SS罗 (l/s)11、漏率:Q漏V(P2-P1)/(t2-t1)Q漏系统漏率(mmHgl/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
8、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:SQ1/P预 (l/s)S=lg(Pa/P预)/tS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:PnSgPgS 或SgPgs/PnSg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
9、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:SQ/P(Kn)/(Pt)(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(托升/秒)KV0(L/n)(0/m)+PaVt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)0油的比重(克/厘米3)m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:SZnLKv(D2-d2)/(24104) (l/s)式
10、中: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BD为橡胶直径,槽宽C17、方形橡胶槽深B0.8AA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,sV: 真空设备容积,LS: 泵的有效抽气速率,L/SP1, 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
11、容积进行的泄漏量估算:表1容积 / m3135102550100200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*m2、计算总抽气量Q Q=Q1+Q2+Q3Q: 总抽气量,kg/hQ1: 真空系统工作过程中产生的气体量,kg/hQ2: 真空系统的放气量,kg/hQ3: 真空系统总泄漏量,kg/h3、计算Se: SeQR(273+Ts)/PsMR: 通用气体常数 R /(kmol*K)Ts:抽出气体的温度,oCPs:真空系统的工作压力,kPa,GM: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 Se138V/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Se3 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
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