真空泵的選型及常用計(jì)算公式

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(dá)到要求的真空度。概括地講從大氣到極高真空有一個(gè)很大的范圍,至今為止還沒有一種真空系統(tǒng)能覆蓋這個(gè)范圍。因此,為達(dá)到不同產(chǎn)品的工藝指標(biāo)、工作效率和設(shè)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(dá)到最佳配置,選擇真空系統(tǒng)時(shí),應(yīng)考慮下述各點(diǎn):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?yàn)槊恳环N工藝都有其適應(yīng)的真空度范圍,必須認(rèn)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(chǔ)上檢查真空泵系統(tǒng)的極限真空度,因?yàn)橄到y(tǒng)的極限真空度決定了系統(tǒng)的最佳工作真空度。一般來講,系統(tǒng)的極限真空度

2、比系統(tǒng)的工作真空度低20%,比前級(jí)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?yàn)槿绻怀闅怏w種類與泵內(nèi)液體發(fā)生反應(yīng),泵系統(tǒng)將被污染。同時(shí)必須考慮確定合適的排氣時(shí)間與抽氣過程中產(chǎn)生的氣體量。真空容積檢查確定達(dá)到要求的真空度所需要的時(shí)間、真空管道的流阻與泄漏?？紤]達(dá)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(jì)算S=2.303V/tLog(P1/P2其中:S為真空泵抽氣速率(L/sV為真空室容積(Lt為達(dá)到要求真空度所需時(shí)間(sP1為初始真空度(TorrP2為要求真空度(Torr例如:V=500Lt=30sP1=760TorrP2=

3、50Torr則: S=2.303V/t Log(P1/P2=2.303x500/30xLog(760/50=35.4L/s當(dāng)然上式只是理論計(jì)算結(jié)果,還有若干變量因素未考慮進(jìn)去,如管道流阻、泄漏、過濾器的流阻、被抽氣體溫度等。實(shí)際上還應(yīng)當(dāng)將安全系數(shù)考慮在內(nèi)。目前工業(yè)中應(yīng)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(shè)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(shè)備的占地面積、自動(dòng)化程度、真空管道規(guī)格選用真空泵時(shí)需要注意事項(xiàng):1、真空泵的工作壓強(qiáng)應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強(qiáng)要求。如:真空鍍膜要求

4、110-5mmHg的真空度,選用的真空泵的真空度至少要510-6mmHg。通常選擇泵的真空度要高于真空設(shè)備真空度半個(gè)到一個(gè)數(shù)量級(jí)。2、正確地選擇真空泵的工作點(diǎn)。每種泵都有一定的工作壓強(qiáng)范圍,如:擴(kuò)散泵為10-310-7mmHg,在這樣寬壓強(qiáng)范圍內(nèi),泵的抽速隨壓強(qiáng)而變化,其穩(wěn)定的工作壓強(qiáng)范圍為510-4510-6mmHg。因而,泵的工作點(diǎn)應(yīng)該選在這個(gè)范圍之內(nèi),而不能讓它在10-8mmHg下長(zhǎng)期工作。又如鈦升華泵可以在10-2mmHg下工作,但其工作壓強(qiáng)應(yīng)小于110-5mmHg為好。3、真空泵在其工作壓強(qiáng)下,應(yīng)能排走真空設(shè)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,

5、因而,有時(shí)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(bǔ)充才能滿足抽氣要求。如鈦升華泵對(duì)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(duì)稱陰極濺射離子泵對(duì)氬有一定的抽速,兩者組合起來,便會(huì)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(yù)真空;有的真空泵出口壓強(qiáng)低于大氣壓,需要前級(jí)泵,故都需要把泵組合起來使用。5、真空設(shè)備對(duì)油污染的要求。若設(shè)備嚴(yán)格要求無油時(shí),應(yīng)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(yán)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(dá)到清潔真空要求。6、了解被抽氣體成分,氣體中

6、含不含可凝蒸氣,有無顆?；覊m,有無腐蝕性等。選擇真空泵時(shí),需要知道氣體成分,針對(duì)被抽氣體選擇相應(yīng)的泵。如果氣體中含有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體,應(yīng)該考慮在泵的進(jìn)氣口管路上安裝輔助設(shè)備,如冷凝器、除塵器等。7、真空泵排出來的油蒸氣對(duì)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(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)工藝過程及環(huán)境有無影響。若工藝過程不允許,應(yīng)選擇無振動(dòng)的泵或者采取防振動(dòng)措施。9、真空泵的價(jià)格、運(yùn)轉(zhuǎn)及維修費(fèi)用。這個(gè)化工手冊(cè)有公式的,可以去查下!S=QRT/(P*MS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(jì)算常用公式1、玻義

7、爾定律體積V,壓強(qiáng)P,PV=常數(shù)(一定質(zhì)量的氣體,當(dāng)溫度不變時(shí),氣體的壓強(qiáng)與氣體的體積成反比。即P1/P2=V2/V12、蓋呂薩克定律當(dāng)壓強(qiáng)P不變時(shí),一定質(zhì)量的氣體,其體積V與絕對(duì)溫度T成正比:(V1/V2 =T1/T2=常數(shù)當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí),一定質(zhì)量的氣體,溫度每升高(或P降低1,則它的體積比原來增加(或縮小1/273。3、查理定律當(dāng)氣體的體積V保持不變,一定質(zhì)量的氣體,壓強(qiáng)P與其他絕對(duì)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,它的壓強(qiáng)比原來增加(或減少1/273。4、平均*程:=(510-3/P (cm5、抽速:S=dv/dt (升/秒或S

8、=Q/PQ=流量(托升/秒 P=壓強(qiáng)(托V=體積(升 t=時(shí)間(秒6、通導(dǎo):C=Q/(P2-P1 (升/秒7、真空抽氣時(shí)間:對(duì)于從大氣壓到1托抽氣時(shí)間計(jì)算式:t=8V/S (經(jīng)驗(yàn)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(kuò)散泵抽速估算:S=3D2 (D=直徑cm10、羅茨泵的前級(jí)抽速:S=(0.10.2S羅(l/s11、漏率:Q漏=V(P2-P1/(t2-t1Q漏-系統(tǒng)漏率(mmHgl/sV-系統(tǒng)容積(lP1-真空泵停止時(shí)系統(tǒng)中壓強(qiáng)(mmHgP2-真空室經(jīng)過時(shí)間t后達(dá)到的壓強(qiáng)(mmHgt-壓強(qiáng)從P1升到P2經(jīng)過的時(shí)間(s12、粗抽泵的抽速選擇:

9、S=Q1/P預(yù)(l/sS=2.3Vlg(Pa/P預(yù)/tS-機(jī)械泵有效抽速 Q1-真空系統(tǒng)漏氣率(托升/秒P預(yù)-需要達(dá)到的預(yù)真空度(托 V-真空系統(tǒng)容積(升t-達(dá)到P預(yù)時(shí)所需要的時(shí)間 Pa-大氣壓值(托13、前級(jí)泵抽速選擇:排氣口壓力低于一個(gè)大氣壓的傳輸泵如擴(kuò)散泵、油增壓泵、羅茨泵、渦輪分子泵等,它們工作時(shí)需要前級(jí)泵來維持其前級(jí)壓力低于臨界值,選用的前級(jí)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SgP gs/PnSg-前級(jí)泵的有效抽速(l/s Pn-主泵臨界前級(jí)壓強(qiáng)(最大排氣壓強(qiáng)(l/sPg-真空室最高工作壓強(qiáng)(托 S-主泵工作時(shí)在Pg時(shí)的有效抽速。

10、(l/s 14、擴(kuò)散泵抽速計(jì)算公式:S=Q/P=(Kn/(Pt(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(shí)間(秒 P-在泵口附近測(cè)得的壓強(qiáng)(托K-滴管系數(shù)(托升/秒 K=V0(L/n(0/m+PaVt其中V0-滴管和真空膠管的原始容積(升 L-滴管刻度部分的長(zhǎng)度(mmn-滴管刻度部分的格數(shù)(格 0-油的比重(克/厘米3m-汞的比重(克/厘米3 Pa-當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)(托Vt-滴管的刻度上的一格的對(duì)應(yīng)的容積(升/格15、旋片真空泵的幾何抽速計(jì)算公式:S=ZnLKv(D2-d2/(24104 (l/s式中:Z為旋片數(shù),n為轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分,L為泵腔長(zhǎng)度,

11、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 B0.7D D 為橡膠直徑，槽寬 C1.6B 17、方形橡膠槽深 B0.8A A 為方形橡膠邊長(zhǎng)，槽寬 C1.67B 選用真空泵時(shí)，需要注意下列事項(xiàng)： 1、真空泵的工作壓強(qiáng)應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強(qiáng)要求。如：真 空 鍍 膜 要 求 1 10-5mmHg 的 真 空 度 ， 選 用 的 真 空 泵 的 真 空 度 至 少 要 5 10-6mmHg。通常選擇泵的真空度要高于真空設(shè)備真空度半個(gè)到一個(gè)數(shù)量級(jí)。 2、正確地選擇真空泵的工作點(diǎn)。每種泵都有一定的工作壓強(qiáng)范圍，如：擴(kuò)散 泵為 10-310-

12、7mmHg，在這樣寬壓強(qiáng)范圍內(nèi)，泵的抽速隨壓強(qiáng)而變化，其穩(wěn)定 的工作壓強(qiáng)范圍為 5 10-45 10-6mmHg。因而，泵的工作點(diǎn)應(yīng)該選在這個(gè)范圍 之內(nèi)，而不能讓它在 10-8mmHg 下長(zhǎng)期工作。又如鈦升華泵可以在 10-2mmHg 下工作，但其工作壓強(qiáng)應(yīng)小于 1 10-5mmHg 為好。 3、 真空泵在其工作壓強(qiáng)下， 應(yīng)能排走真空設(shè)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(shí)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(bǔ)充才能滿足抽氣要求。如鈦升華 泵對(duì)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(duì)稱陰 極濺射離子泵）

13、對(duì)氬有一定的抽速，兩者組合起來，便會(huì)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(yù)真空；有的真空泵出口 壓強(qiáng)低于大氣壓，需要前級(jí)泵，故都需要把泵組合起來使用。 5、真空設(shè)備對(duì)油污染的要求。若設(shè)備嚴(yán)格要求無油時(shí)，應(yīng)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(yán)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(dá)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(shí)，需要知道氣體成分，針對(duì)被抽氣體選擇相應(yīng)的泵。如果氣體 中含有蒸氣、 顆粒、 及腐蝕性氣體， 應(yīng)該考慮

14、在泵的進(jìn)氣口管路上安裝輔助設(shè)備， 如冷凝器、除塵器等。 7、真空泵排出來的油蒸氣對(duì)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(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)工藝過程及環(huán)境有無影響。 若工藝過程不允許， 應(yīng)選擇無振動(dòng)的泵或者采取防振動(dòng)措施。 9、真空泵的價(jià)格、運(yùn)轉(zhuǎn)及維修費(fèi)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(shí)，需要注意以下兩個(gè)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(yùn)行。 應(yīng)避免在最大真空度或最大排氣壓力附近運(yùn)行。 在此區(qū)域內(nèi)運(yùn)行， 不僅效率極低， 而且工作很不

15、穩(wěn)定，易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。對(duì)于真空度較高的真空泵而言，在此區(qū) 域之內(nèi)運(yùn)行， 往往還會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的明顯標(biāo)志是泵內(nèi)有噪音和 振動(dòng)。汽蝕會(huì)導(dǎo)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(dāng)泵所需的真空度或氣體壓力不高時(shí)，可優(yōu)先在單級(jí)泵中選 取。如果真空度或排氣壓力較高，單級(jí)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(shí)較平坦，可選用兩級(jí) 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(jī)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?yàn)閱巫饔帽玫臉?gòu)造簡(jiǎn)單，容 易制造和維護(hù)，且在高真空情況

16、下抗汽蝕性好。 如果僅作較大氣量的壓縮機(jī)使用，則選用雙作用的泵比較合適。因?yàn)殡p作用泵的 氣量大，體積小，重量輕，徑向力能得到自動(dòng)平衡，軸不容易產(chǎn)生疲勞斷裂，泵 的使用壽命較長(zhǎng)。 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之后， 對(duì)于真空泵，還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來選用泵 的型號(hào)。 關(guān)于真空泵的抽速選擇及抽氣時(shí)間計(jì)算可參照我公司網(wǎng)頁(yè). 面對(duì)各種型式的水環(huán)式真空泵及壓縮機(jī)，我們特將其各自特點(diǎn)收集如下，以利于 用戶選型 代號(hào) mmHg mmHg m3/min sk 主要特點(diǎn) 工作真空度 抽速范圍 密封形式 國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單級(jí)水環(huán)真空泵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便。目前國(guó)內(nèi)主流的低真 -700 -300-

17、650 0.15120 盤根、 極限真空度 空水環(huán)式真空泵。 機(jī)械密封 2sk 國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)雙級(jí)水環(huán)真空泵，相當(dāng)于兩臺(tái) SK 水環(huán)泵串聯(lián)使用，比較單級(jí) 水環(huán)泵具有真空度高及高真空下抽速較大的特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)主流水環(huán)式真空 泵。 機(jī)械密封 2BV 采用西門子先進(jìn)技術(shù)，機(jī)泵同軸，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，真空度高，性 -735 -300-700 1.530 盤根、 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。 2BE1 -735 -300-700 0.458.33 機(jī)械密封 采用西門子先進(jìn)技術(shù)， 效率高， 真空度高， 性能穩(wěn)定， 將逐漸替代 SK、 -735 2SK 系列 6120m3/min 抽速的水環(huán)真空泵。 -640 -300-600 機(jī)械密封 SZ -300-700 5400 盤根、 50 年代蘇聯(lián)技術(shù)，效率低，能耗大，80 年代初已被淘汰，主要應(yīng)用于 -640-700 -300-650 1.5