現(xiàn)階段噴射真空泵在化工行業(yè)的應(yīng)用
2018-06-30 16:30:03
一、關(guān)于真空泵的幾個(gè)概念
在化工生產(chǎn)的加工過(guò)程中如何應(yīng)用好真空泵，需要先明確以下幾個(gè)概念：
1、 ;真空 ;的概念： ;真空 ;是指在給定空間內(nèi)低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀態(tài)，也就是該空間內(nèi)氣體分子密度低于該地區(qū)大氣壓的氣體分子密度。完全沒(méi)有氣體的空間狀態(tài)稱為絕對(duì)真空。
2、真空泵：是用以產(chǎn)生、改善和維持真空的裝置。
3、抽氣量：真空泵在工作壓強(qiáng)下單位時(shí)間內(nèi)抽吸氣體的流量。單位：kg/h或m3/h;
4、極限壓強(qiáng)(真空度)：在抽汽量為零的情況(Condition)下真空泵所能達(dá)到的絕對(duì)壓強(qiáng)。凱泉泵業(yè)由此可見(jiàn)，若離心泵葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，則可連續(xù)吸水、壓水，水便可源源不斷地從低處揚(yáng)到高處或遠(yuǎn)方。綜上所述，離心泵是由于在葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下，將水提向高處的。單位：P
A、KP
A、MPa或mmhg(極限絕壓減當(dāng)?shù)卮髿鈮簽闃O限真空度);
5、工作壓強(qiáng)(真空度)：噴射泵在額定抽氣量時(shí)的絕對(duì)壓強(qiáng)。單位：P
A、KP
A、MPa或mmhg(工作絕壓減當(dāng)?shù)卮髿鈮簽楣ぷ髡婵斩?;
6、工作蒸汽壓力：蒸汽噴射真空泵的工作蒸汽壓力。單位：MPa或kgf/cm2;
7、工作蒸汽耗量：蒸汽噴射真空泵單位(unit)時(shí)間蒸汽耗量。單位：kg/h;
8、冷卻水溫：水噴射泵循環(huán)水溫度或蒸汽噴射真空泵的冷凝器循環(huán)水溫度。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司性能的技術(shù)參數(shù)有流量、吸程、 揚(yáng)程、軸功率、水功率、效率等；根據(jù)不同的工作原理可分為 容積水泵、葉片泵等類型。 容積泵是利用其工作室容積的變化來(lái)傳遞能量； 葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來(lái)傳遞能量，有 離心泵、 軸流泵和 混流泵等類型。單位(unit)：OC;
9、冷卻水循環(huán)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)(tōng guò)水噴射器或蒸汽噴射泵冷凝器的循環(huán)水流量。單位：kg/h;
二、化工行業(yè)常見(jiàn)的的幾種真空泵及其優(yōu)不好的地方
1、化工行業(yè)經(jīng)常使用的幾種真空泵（行業(yè)：機(jī)械制造業(yè)）——化工行業(yè)上常見(jiàn)的真空泵可以簡(jiǎn)單的分為變?nèi)莘e式真空泵和噴射真空泵，變?nèi)莘e式真空泵是利用泵腔容積的周期變化來(lái)完成吸氣和排氣的裝置，往復(fù)真空泵、旋片真空泵、滑閥真空泵、水環(huán)真空泵、羅茨真空泵就是屬于變?nèi)莘e式真空泵。噴射真空泵是利用文丘里效應(yīng)的壓力降產(chǎn)生的高速射流把氣體輸送到出口的一種動(dòng)量傳輸泵，水噴射真空泵、蒸汽噴射真空泵、汽水串聯(lián)噴射真空泵、汽水組合噴射真空泵同屬于噴射真空泵。
2、變?nèi)莘e式真空泵的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)
(1)往復(fù)真空泵（行業(yè)：機(jī)械制造業(yè)）、旋片真空泵、滑閥真空泵、羅茨真空泵是靠活塞(piston)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)將氣體吸入、壓縮并排出。上海凱泉由于葉輪進(jìn)口不可能形成絕對(duì)真空，因此離心泵吸水高度不能超過(guò)10米，加上水流經(jīng)吸水管路帶來(lái)的沿程損失，實(shí)際允許安裝高度（水泵軸線距吸入水面的高度）遠(yuǎn)小于10米。它們的優(yōu)點(diǎn)是新投入使用的泵真空度相對(duì)比較高，但是活塞是運(yùn)轉(zhuǎn)部件，因此活塞的磨損（零部件失效的一種基本類型）是避免不了的，隨著檢修次數(shù)的增加工作真空度將不斷下降，直至滿足不了生產(chǎn)的要求。此類泵工作噪音大，耗油量大，故障率高也是其致命的缺點(diǎn)，一般都需要開(kāi)一臺(tái)備用一臺(tái)，這無(wú)形中增加了設(shè)備(shèbèi)投資與運(yùn)行費(fèi)用。另外如果用此類泵抽吸水蒸汽等可凝性氣體，將使?jié)櫥?Lubricating oil)乳化，因此只能應(yīng)用在抽吸不凝性(空氣類)氣體，也不能抽吸帶有顆粒狀的介質(zhì)，這也就限制了其適用范圍。
(2)水環(huán)真空泵（行業(yè)：機(jī)械制造業(yè)）是靠裝在泵殼內(nèi)的帶有多葉片的偏心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，把水拋向泵殼形成與泵殼同心的水環(huán)，水環(huán)與轉(zhuǎn)子葉片形成了容積周期變化從而將氣體吸入、壓縮并排出。它的優(yōu)點(diǎn)是低真空時(shí)抽氣量大、可以直接抽吸水蒸汽等可凝性氣體。它的缺點(diǎn)是真空度低;不能抽吸帶有顆粒狀的介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì));轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)不易做防腐處理(chǔ lǐ)，因此不能抽吸具有腐蝕性的介質(zhì)。
3、噴射真空泵的工作原理和優(yōu)不好的地方
噴射真空泵是利用文丘里效應(yīng)的壓力降產(chǎn)生的高速射流把氣體輸送到出口的一種動(dòng)量傳輸泵。它分為水噴射真空泵、蒸汽噴射真空泵、汽水串聯(lián)噴射真空泵、汽水組合噴射真空泵。噴射真空泵以其真空度范圍廣，可以直接抽吸水蒸汽等可凝性氣體和帶有顆粒狀的介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，無(wú)運(yùn)轉(zhuǎn)部件維修量小，節(jié)能降耗等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在化工操作的各工藝中，下面分別介紹各種噴射真空泵的工作原理。
(1)水噴射真空泵的工作原理及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
水噴射真空泵的設(shè)備組成見(jiàn)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其工作原理是：循環(huán)水箱（組成部分：高水箱、存水箱、低水箱）中的水經(jīng)循環(huán)水泵做功后產(chǎn)生一定的壓力、流速，具有一定壓力、流速的水進(jìn)入水噴射器的集水室，經(jīng)孔板上的多個(gè)拉瓦爾噴嘴噴射，形成的高速射流使噴射器的混合室產(chǎn)生真空，被抽介質(zhì)在真空作用下進(jìn)入噴射器混合室，在混合室中與高速水流充分混合和經(jīng)文丘里管降速、增壓后排出到循環(huán)水箱中，不凝性氣體析出，可凝性汽體從水箱溢流口溢出，如此反復(fù)做功。它的優(yōu)點(diǎn)是低位整機(jī)型式，比水環(huán)真空泵的真空度高，代替W式往復(fù)真空泵可以取消前置冷凝器（類別：換熱設(shè)備），節(jié)省一次性設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。
(2)汽水串聯(lián)噴射真空泵（行業(yè)：機(jī)械制造業(yè)）的工作原理及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
在水噴射真空泵（行業(yè)：機(jī)械制造業(yè)）的噴射器前面串聯(lián)一級(jí)或多級(jí)蒸汽噴射真空泵即汽水串聯(lián)噴射真空泵，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)汽水串聯(lián)噴射真空泵。其工作原理是：一定壓力的飽和或過(guò)熱蒸氣通過(guò)(tōng guò)拉瓦爾噴嘴減壓增速后進(jìn)入蒸汽噴射器的混合室，使混合室產(chǎn)生真空，被抽介質(zhì)被抽吸進(jìn)混合室與工作蒸汽混合，混合后的流體通過(guò)擴(kuò)散管，速度下降，壓力升高，直至達(dá)到下一級(jí)吸入口壓力后排入下一級(jí)蒸汽噴射泵或水噴射泵。它是低位整機(jī)型式，真空度相對(duì)較高，可以取代水環(huán)—羅茨機(jī)組、旋片—羅茨機(jī)組直接抽吸可凝性汽體，但它在高真空的抽不凝性氣體量有限。
(3)新型高效蒸汽噴射真空泵（行業(yè)：機(jī)械制造業(yè)）的工作原理及工藝流程圖
新型高效蒸汽噴射真空泵是由一級(jí)或多級(jí)蒸汽噴射泵與高效冷凝器組成的，一定壓力的飽和或過(guò)熱蒸氣通過(guò)拉瓦爾噴嘴減壓增速后進(jìn)入蒸汽噴射器的混合室，使混合室產(chǎn)生真空，被抽介質(zhì)被抽吸進(jìn)混合室與工作蒸汽混合，混合后的流體通過(guò)擴(kuò)散管，速度下降，壓力升高，直至達(dá)到下一級(jí)吸入口壓力后排入下一級(jí)蒸汽噴射器。冷凝器前面的蒸汽噴射器排出的混合流體進(jìn)入高效冷凝器后，可凝性汽體被冷卻成液體與不凝性氣體一起隨冷卻水排出冷凝器外(見(jiàn)新型高效蒸汽噴射真空泵工藝流程圖)。它可以實(shí)現(xiàn)任意高度安裝，適合于抽吸的介質(zhì)中不凝性氣體量相對(duì)較小，大部分為可凝性汽體的工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多級(jí)蒸汽噴射真空泵可以節(jié)約工作蒸汽60%以上。
(4)汽水組合噴射真空泵的工作原理及工藝流程圖
它是在傳統(tǒng)的蒸汽噴射泵的第一級(jí)冷凝器后面串聯(lián)一級(jí)汽水串聯(lián)噴射真空泵（行業(yè)：機(jī)械制造業(yè)）而組成的，其工作原理見(jiàn)汽水組合噴射真空泵的工藝流程圖。它克服了蒸汽噴射真空泵和水噴射真空泵各自的缺點(diǎn)，發(fā)揮了它們的優(yōu)點(diǎn)，既可以達(dá)到較高的工作真空度，又可以有較大的抽氣量，比傳統(tǒng)的多級(jí)蒸汽噴射真空泵節(jié)約工作蒸汽50%以上，節(jié)約冷卻水30%以上，無(wú)需配備啟動(dòng)泵，抽空塔時(shí)間短。
(5)多級(jí)蒸汽噴射真空泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、工作穩(wěn)定(wěn dìng)可靠，缺點(diǎn)是蒸汽耗量大(運(yùn)行費(fèi)用(expense)高)，必須安裝在11米高度以上，檢修不便。
三、結(jié)合工藝選用合理的真空泵（行業(yè)：機(jī)械制造業(yè)）
在化工生產(chǎn)過(guò)程中，可根據(jù)具體工藝所要求的工作壓強(qiáng)高低和抽吸氣體的性質(zhì)合理選擇真空泵，一般先確定具體工藝所要求的工作壓強(qiáng)，負(fù)壓蒸餾、精餾、升華等工藝要求的真空度高(工作壓強(qiáng)低)，負(fù)壓蒸發(fā)、干燥、濃縮、結(jié)晶、脫水、脫色、化學(xué)反應(yīng)吸收及真空輸送物料等工藝要求的真空度低(工作壓強(qiáng)高)。工作壓強(qiáng)確定后，可根據(jù)抽氣量大小和抽吸氣體的性質(zhì)合理選擇真空泵。
1、根據(jù)幾種真空泵所能達(dá)到的工作壓強(qiáng)列出各種真空泵的適用范圍。
2、抽吸不同氣體選擇不同噴射真空泵
(1)水噴射真空泵（行業(yè)：機(jī)械制造業(yè)）適用于工作壓強(qiáng)大于25mmhg(3.3KPa)，抽吸各種氣體的場(chǎng)合，尤其在抽吸可凝性汽體(即凝結(jié)于水或遇冷凝結(jié)的氣體)、帶有粉塵、顆粒狀介質(zhì)時(shí)其優(yōu)點(diǎn)更為突出。當(dāng)工作壓強(qiáng)要求相對(duì)較小，抽不凝性氣體量較大時(shí)，應(yīng)選擇(xuanze)蒸汽噴射泵和汽水串聯(lián)、汽水組合噴射真空泵。
(2)汽水串聯(lián)噴射真空泵工作壓強(qiáng)可達(dá)到2mmhg(267Pa)，但其比新型高效蒸汽噴射真空泵、汽水組合噴射真空泵、多級(jí)蒸汽噴射真空泵抽氣量小，適合于中小企業(yè)間歇式生產(chǎn)。
(3)新型高效蒸汽噴射真空泵的工作壓強(qiáng)可達(dá)到0.5mmhg(65Pa)，適合于抽吸的氣體中大部分為可凝性汽體，不凝性氣體量占有的比例相對(duì)較小的工藝。
(4)汽水組合噴射真空泵和多級(jí)蒸汽噴射真空泵的工作壓強(qiáng)可達(dá)到10Pa以內(nèi)，可以抽吸各種氣體，它們的區(qū)別在于汽水組合噴射真空泵比多級(jí)蒸汽噴射真空泵節(jié)約工作蒸汽耗量，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。