真空泵的選型及常用計算公式綜述

1、真空泵選型真空泵的作用就是從真空室中抽除氣體分子， 降低真空室內(nèi)的氣體壓力， 使之達 到要求的真空度。 概括地講從大氣到極高真空有一個很大的范圍， 至今為止還沒 有一 種真空系統(tǒng)能覆蓋這個范圍。因此，為達到不同產(chǎn)品的工藝指標、工作效 率和設備工作壽命要求、 不同的真空區(qū)段需要選擇不同的真空系統(tǒng)配置。 為達到 最佳配置， 選擇真空系統(tǒng)時，應考慮下述各點：確定工作真空范圍 : 首先必須檢查確定每一種工藝要求的真空度。 因為每一種工藝都有其適應的真空度范圍，必須認真研究確定之。確定極限真空度在確定了工藝要求的真空度的基礎上檢查真空泵系統(tǒng)的極限真空度，因為系 統(tǒng)的極限真空度決定了系統(tǒng)的最佳工作真空度。

2、 一般來講，系統(tǒng)的極限真空度比 系統(tǒng)的工作真空度低 20%，比前級泵的極限真空度低 50%。 被抽氣體種類與抽氣量檢查確定工藝要求的抽氣種類與抽氣量。因為如果被抽氣體種類與泵內(nèi)液體 發(fā)生反應，泵系統(tǒng)將被污染。 同時必須考慮確定合適的排氣時間與抽氣過程中產(chǎn) 生的氣體量。真空容積檢查確定達到要求的真空度所需要的時間、真空管道的流阻與泄漏。 考慮達到要求真空度后在一定工藝要求條件下維持真空需要的抽氣速率。主真空泵的選擇計算S=2.303V/tLog(P1/P2)其中：S 為真空泵抽氣速率 (L/s)V 為真空室容積( L )t 為達到要求真空度所需時間 (s)P1 為初始真空度 (Torr)P2 為

3、要求真空度 (Torr) 例如：V=500Lt=30sP1=760TorrP2=50Torr則 : S=2.303V/t Log(P1/P2)=2.303x500/30xLog(760/50)=35.4L/s當然上式只是理論計算結果，還有若干變量因素未考慮進去，如管道流阻、 泄漏、過濾器的流阻、被抽氣體溫度等。實際上還應當將安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 目前工業(yè)中應用最多的是水環(huán)式真空泵和旋片式真空泵等一般的要求是：1、真空度、真空容積、主要介質(zhì)、溫度、主要容積類設備。2、真空流入介質(zhì)及流量、壓力、溫度、規(guī)律。3、抽氣量、抽出氣體介質(zhì)、溫度。4、真空設備的占地面積、自動化程度、真空管道規(guī)格 選用真空泵時

4、需要注意事項：1、真空泵的工作壓強應該滿足真空設備的極限真空及工作壓強要求。如：真空鍍膜要求1xiO-5mmHg的真空度，選用的真空泵的真空度至少要 5X10-6mmHg。 通常選擇泵的真空度要高于真空設備真空度半個到一個數(shù)量級。2、正確地選擇真空泵的工作點。每種泵都有一定的工作壓強范圍，如：擴散泵 為10-310-7mmHg,在這樣寬壓強范圍內(nèi)，泵的抽速隨壓強而變化，其穩(wěn)定的 工作壓強范圍為5X10-45X10-6mmHg。因而，泵的工作點應該選在這個范圍之 內(nèi)，而不能讓它在 10-8mmHg 下長期工作。又如鈦升華泵可以在 10-2mmHg 下 工作，但其工作壓強應小于 1X10-5mmH

5、g 為好。3、真空泵在其工作壓強下，應能排走真空設備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量。4、正確地組合真空泵。由于真空泵有選擇性抽氣，因而，有時選用一種泵不能 滿足抽氣要求， 需要幾種泵組合起來， 互相補充才能滿足抽氣要求。 如鈦升華泵 對氫有很高的抽速，但不能抽氦，而三極型濺射離子泵， （或二極型非對稱陰極 濺射離子泵） 對氬有一定的抽速， 兩者組合起來， 便會使真空裝置得到較好的真 空度。另外，有的真空泵不能在大氣壓下工作，需要預真空；有的真空泵出口壓 強低于大氣壓，需要前級泵，故都需要把泵組合起來使用。5、真空設備對油污染的要求。若設備嚴格要求無油時，應該選各種無油泵，如： 水環(huán)泵、分子篩吸附泵

6、、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴格，可以選擇有 油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、擋油阱等，也能達到清潔真空 要求。6、了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆粒灰塵，有無腐蝕性等。 選擇真空泵時， 需要知道氣體成分， 針對被抽氣體選擇相應的泵。 如果氣體中含 有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體，應該考慮在泵的進氣口管路上安裝輔助設備，如 冷凝器、除塵器等。7、真空泵排出來的油蒸氣對環(huán)境的影響如何。如果環(huán)境不允許有污染，可以選 無油真空泵，或者把油蒸氣排到室外。8、真空泵工作時產(chǎn)生的振動對工藝過程及環(huán)境有無影響。若工藝過程不允許， 應選擇無振動的泵或者采取防振動措施。9、真空泵的價

7、格、運轉(zhuǎn)及維修費用。這個化工手冊有公式的，可以去查下！ S=QRT/（P*M）S 是抽氣率 Q 是系統(tǒng)漏氣量，放氣量。 T 是溫度， P 系統(tǒng)壓力 M 是系統(tǒng)氣體分 子量！ 真空計算常用公式1、玻義爾定律體積V，壓強P, P?V=常數(shù)（一定質(zhì)量的氣體，當溫度不變時，氣體的壓 強與氣體的體積成反比。即 P1/P2= V2/V1 ）2、蓋?呂薩克定律當壓強P不變時，一定質(zhì)量的氣體，其體積V與絕對溫度T成正比：（V1/V2 =T1/T2 =常數(shù)）當壓強不變時，一定質(zhì)量的氣體，溫度每升高（或P降低）C，貝尼的體積 比原來增加 （或縮小 ）1/273。3、查理定律當氣體的體積V保持不變，一定質(zhì)量的氣體，

8、壓強 P與其他絕對溫度T 成正比，即：P1/P2= T1/T2在一定的體積下，一定質(zhì)量的氣體，溫度每升高（或降低）1 C，它的壓 強比原來增加 （或減少 ）1/273。4、平均* 程：A （5 X0-3）/P （cm）5、抽速：S= dv/dt （升 /秒）或 S= Q/PQ=流量（托?升/秒） P=壓強（托）V二體積（升） t =時間（秒）6 通導：C = Q/（P2-P1）升/秒）7、真空抽氣時間：對于從大氣壓到1托抽氣時間計算式：t= 8V/S （經(jīng)驗公式） （ V 為體積， S 為抽氣速率，通常 t 在 510 分鐘內(nèi)選擇。）8、維持泵選擇：S維=S前/109、擴散泵抽速估算：S= 3

9、D2 （D =直徑 cm）10、羅茨泵的前級抽速：S= （0.10.2）S 羅（l/s）11 、漏率：Q 漏=V（P2-P1）/（t2-t1）Q漏系統(tǒng)漏率（mmHg?l/s）V 系統(tǒng)容積（I）P1 真空泵停止時系統(tǒng)中壓強（mmHg）P2真空室經(jīng)過時間t后達到的壓強（mmHg）t壓強從P1升到P2經(jīng)過的時間（s）12、粗抽泵的抽速選擇：S= Q1/P 預（l/s）S=2.3V?lg（Pa/P 預）/tS機械泵有效抽速Q(mào)1 真空系統(tǒng)漏氣率（托?升/秒）P預-需要達到的預真空度（托）V-真空系統(tǒng)容積（升）t 達到P預時所需要的時間Pa大氣壓值（托）13、前級泵抽速選擇：排氣口壓力低于一個大氣壓的傳輸

10、泵如擴散泵、油增壓泵、羅茨泵、渦 輪分子泵等， 它們工作時需要前級泵來維持其前級壓力低于臨界值， 選用的前級 泵必須能將主泵的最大氣體量排走，根據(jù)管路中，各截面流量恒等的原則有：PnSgPgS或 SgIps/PnSg前級泵的有效抽速（l/s） Pn 主泵臨界前級壓強（最大排氣壓強）（l/s）Pg真空室最高工作壓強（托）S主泵工作時在Pg時的有效抽速。（l/s）14、擴散泵抽速計算公式：S= Q/P= （K? n）/（P?t）升 /秒）式中：S被試泵的抽氣速率（l/s）n 滴管內(nèi)油柱上升格數(shù)（格）t 油柱上升n格所需要的時間（秒）P在泵口附近測得的壓強（托）K 滴管系數(shù)（托?升/秒）K = VO

11、?（L/n）?（ Y 0/ Y m）+PVi其中VO 滴管和真空膠管的原始容積（升）L 滴管刻度部分的長度（mm）n 滴管刻度部分的格數(shù)（格）Y0油的比重（克/厘米3）Ym汞的比重（克/厘米3）Pa當?shù)卮髿鈮簭姡ㄍ校?Vt 滴管的刻度上的一格的對應的容積（升/格）15、旋片真空泵的幾何抽速計算公式：S=n ZnLKv（D2d2）/（24 1jO4） （l/s）式中：Z為旋片數(shù)，n為轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）, L為泵腔長度，D為泵腔直徑，d為 轉(zhuǎn)子直徑 （cm），Kv 為容積利用系數(shù) （一般取 95 ）。16、O型橡膠槽深B = 0.7DD為橡膠直徑，槽寬C= 1.6B17、方形橡膠槽深B = 0.8AA

12、為方形橡膠邊長，槽寬 C= 1.67B選用真空泵時，需要注意下列事項：1 、真空泵的工作壓強應該滿足真空設備的極限真空及工作壓強要求。 如：真 空鍍膜要求1K10-5mmHg的真空度，選用的真空泵的真空度至少要 5X10-6mmHg。通常選擇泵的真空度要高于真空設備真空度半個到一個數(shù)量級。2、正確地選擇真空泵的工作點。每種泵都有一定的工作壓強范圍，如：擴散泵為10-310-7mmHg,在這樣寬壓強范圍內(nèi)，泵的抽速隨壓強而變化，其穩(wěn)定 的工作壓強范圍為 5X10-4510-6mmHg。因而，泵的工作點應該選在這個范圍 之內(nèi)，而不能讓它在 10-8mmHg 下長期工作。又如鈦升華泵可以在 10-2

13、mmHg 下工作，但其工作壓強應小于 1X0-5mmHg為好。3、真空泵在其工作壓強下， 應能排走真空設備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量。4、正確地組合真空泵。由于真空泵有選擇性抽氣，因而，有時選用一種泵不 能滿足抽氣要求， 需要幾種泵組合起來， 互相補充才能滿足抽氣要求。 如鈦升華 泵對氫有很高的抽速，但不能抽氦，而三極型濺射離子泵， （或二極型非對稱陰 極濺射離子泵） 對氬有一定的抽速， 兩者組合起來， 便會使真空裝置得到較好的 真空度。另外，有的真空泵不能在大氣壓下工作，需要預真空；有的真空泵出口 壓強低于大氣壓，需要前級泵，故都需要把泵組合起來使用。5、真空設備對油污染的要求。若設備嚴格要

14、求無油時，應該選各種無油泵， 如：水環(huán)泵、分子篩吸附泵、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴格，可以選 擇有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、擋油阱等，也能達到清潔 真空要求。6、了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆?；覊m，有無腐蝕性 等。選擇真空泵時，需要知道氣體成分，針對被抽氣體選擇相應的泵。如果氣體 中含有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體， 應該考慮在泵的進氣口管路上安裝輔助設備， 如冷凝器、除塵器等。7、真空泵排出來的油蒸氣對環(huán)境的影響如何。 如果環(huán)境不允許有污染， 可以 選無油真空泵，或者把油蒸氣排到室外。8、真空泵工作時產(chǎn)生的振動對工藝過程及環(huán)境有無影響。 若工藝過程不允

15、許， 應選擇無振動的泵或者采取防振動措施。9、真空泵的價格、運轉(zhuǎn)及維修費用。 水環(huán)式真空泵的選擇 一、泵類型的確定 泵的類型主要由工作所需的氣量、真空度或排氣壓力而定。泵工作時，需要注意以下兩個方面：盡可能要求在高效區(qū)內(nèi)，也就是在臨界真空度或臨界排氣壓力的區(qū)域內(nèi)運行。應避免在最大真空度或最大排氣壓力附近運行。 在此區(qū)域內(nèi)運行，不僅效率極低， 而且工作很不穩(wěn)定， 易產(chǎn)生振動和噪音。 對于真空度較高的真空泵而言， 在此區(qū) 域之內(nèi)運行， 往往還會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象， 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的明顯標志是泵內(nèi)有噪音和 振動。汽蝕會導致泵體、葉輪等零件的損壞，以致泵無法工作。根據(jù)以上原則， 當泵所需的真空度或氣體壓力不高

16、時， 可優(yōu)先在單級泵中選 取。如果真空度或排氣壓力較高，單級泵往往不能滿足，或者，要求泵在較高真 空度情況下仍有較大氣量， 即要求性能曲線在較高真空度時較平坦， 可選用兩級 泵。如果真空度要求在 710mmHg 以上，可選用水環(huán)大氣泵或水環(huán)羅茨真 空機組作為抽真空裝置。如果只作真空泵用， 則選用單作用泵比較好。 因為單作用泵的構造簡單， 容 易制造和維護，且在高真空情況下抗汽蝕性好。如果僅作較大氣量的壓縮機使用， 則選用雙作用的泵比較合適。 因為雙作用泵的 氣量大，體積小，重量輕，徑向力能得到自動平衡，軸不容易產(chǎn)生疲勞斷裂，泵 的使用壽命較長。二、根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量選擇真空泵初步選定了泵的類型

17、之后， 對于真空泵， 還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來選用泵 的型號。關于真空泵的抽速選擇及抽氣時間計算可參照我公司網(wǎng)頁面對各種型式的水環(huán)式真空泵及壓縮機， 我們特將其各自特點收集如下， 以利于 用戶選型代號 主要特點 極限真空度mmHg 工作真空度 mmHg 抽速范圍 m3/min 密封形式 sk 國內(nèi)設計單級水環(huán)真空泵，結構簡單、維修方便。目前國內(nèi)主流的低真 空水環(huán)式真空泵。 -700 -300-650 0.15120 盤根、 機械密封2sk 國內(nèi)設計雙級水環(huán)真空泵，相當于兩臺 SK 水環(huán)泵串聯(lián)使用，比較單級 水環(huán)泵具有真空度高及高真空下抽速較大的特點。目前國內(nèi)主流水環(huán)式真空 泵。 -735 -300-700 1.530 盤根、機械密封2BE12BV 采用西門子先進技術，機泵同軸，結構緊湊，效率高，真空度高，性 能穩(wěn) 定，將逐漸替代 SK 、 2SK 系列 0.46m3/min 抽速的水 環(huán)真空 泵。 -735 -300-700 0.458.33 機械密封采用西門子先進技術， 效率高，真空度高，性能穩(wěn)定，將逐漸替代 SK、-7352SK 系列 6120m3/min 抽速的水環(huán)真空泵。-640 -300-700-300-6005400 盤根、代。-600 -300-550 0.330.66 盤根機械密