真空泵的選型計算

1、第一部分：選用真空泵時需要注意事項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，泵的抽速隨壓強而變化，其穩(wěn)定的工作壓強范圍為5×10-45×10-6mmHg。因而，泵的工作點應該選在這個范圍之內，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

2、，但其工作壓強應小于1×10-5mmHg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

3、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、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

4、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、真空泵的價格、運轉及維修費用。第二部分：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：1.盡可能要求在高效區(qū)內，也就是在臨界真空度或臨界排氣壓力的區(qū)域內運行。2.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

5、真空度或氣體壓力不高時，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之后，對于真空

6、泵，還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來選用泵的型號。真空泵選擇相關計算公式1、玻義爾定律體積V，壓強P，P·V常數(shù)一定質量的氣體，當溫度不變時，氣體的壓強與氣體的體積成反比。即P1/P2V2/V12、蓋·呂薩克定律當壓強P不變時，一定質量的氣體，其體積V與絕對溫度T成正比：V1/V2T1/T2常數(shù)當壓強不變時，一定質量的氣體，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、查理定律當氣體的體積V保持不變，一定質量的氣體，壓強P與其絕對溫度T成正比，即：P1/P2T1/T2在一定的體積下，一定質量的氣體，溫度每升高(或降低)1，它的壓強比原來增加(或減少)1/2

7、73。4、平均自由程：(5×10-3)/P (cm)5、抽速：Sdv/dt (升/秒)或 SQ/PQ流量(托·升/秒) P壓強(托)V體積(升) t時間(秒)6、通導： CQ/(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：t8V/S (經(jīng)驗公式)V為體積，S為抽氣速率，通常t在510分鐘內選擇。 8、維持泵選擇：S維S前/109、擴散泵抽速估算：S3D2 (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(l)P1真空泵停

8、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：SQ1/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SgPgs/

9、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：SQ/P(K·n)/(P·t)(升/秒)式中：S被試泵的抽氣速率(l/s)n滴管內油柱上升格數(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)KV0·(L/n)·(0/m)+PaVt其中V0滴管和真空膠管的原始容積(升)L滴管刻度部分的長度(mm)n滴管刻度部分的格數(shù)(格)0油的比重(克/厘米3)m汞的比重(克/厘米3)Pa當?shù)卮?/p>

10、氣壓強(托)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：SZnLKv(D2-d2)/(24×104) (l/s)式中：Z為旋片數(shù)，n為轉速(轉/分)，L為泵腔長度，D為泵腔直徑，d為轉子直徑(cm)，Kv為容積利用系數(shù)(一般取95)。16、O型橡膠槽深B0.7DD為橡膠直徑，槽寬C1.6B17、方形橡膠槽深B0.8AA為方形橡膠邊長，槽寬C1.67B其它幾個公式： 真空容器的排氣時間對于低真空和中真空的排氣時間，當泄漏量較小時，真空設備從壓強P1降低到P2所需的排氣時間為： t2.3（V/S）lg(P1/P2) 式中 t： 排氣時間，sV: 真空設

11、備容積，LS: 泵的有效抽氣速率，L/SP1, P2: 開始時容器的壓強和抽至所需的壓強，mmHg。真空系統(tǒng)抽氣速率Se的計算方法： 連續(xù)操作系統(tǒng)1、 計算真空系統(tǒng)的總泄漏量Qs。根據(jù)真空系統(tǒng)的容積進行的泄漏量估算：表1容積 / m30.1135102550100200空氣平均泄漏量/kg/h0.1-0.50.5-1.01-22-43-64-85-108-2010-30根據(jù)接頭密封長度進行的泄漏量估算：表2接頭密封質量非常好好正常泄漏量kg /h*m0.030.10.22、 計算總抽氣量Q Q=Q1+Q2+Q3Q: 總抽氣量，kg/hQ1: 真空系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的氣體量，kg/hQ2: 真空系統(tǒng)的放氣量，kg/hQ3: 真空系統(tǒng)總泄漏量，kg/h3、計算Se： SeQR(273+Ts)/PsMR: 通用氣體常數(shù) R8.31kJ /（kmol*K）Ts：抽出氣體的溫度，ºCPs：真空系統(tǒng)的工作壓力，kPa，GM：抽出氣體的平均分子量Se：真空系統(tǒng)的抽氣速率，m3 / h 間歇操作系統(tǒng) Se138V/t *lg(P1/P2) m3 / h真空泵