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液環泵適合于化學工業方面嗎?
標簽: 化學工業
2023-05-06  閱讀

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  【康沃真空網液環屬于容積泵,如圖1所示,葉輪在泵腔內是偏心安裝,當葉輪旋轉時會迫使工作液沿著泵腔內壁形成一個等厚的旋轉液環。

  液環泵適合于化學工業方面嗎?

  圖1 液環泵剖面圖

  于是在兩個相鄰葉片、葉輪輪轂和液環內表面之間形成一個“氣腔”,隨著葉輪旋轉,氣腔在泵的吸氣區的體積逐漸增大,其內部壓力下降,從而將氣體吸入泵內。

  相反,氣腔在排氣區的體積則逐漸變小,其內部壓力上升,從而將氣體排出。

  液環泵有單級和雙級兩種,單級液環泵工作壓力范圍為 (1000~150)mbar,入口壓力低于150mbar 時抽速急劇下降,抽氣效率較低。

  雙級液環泵工作壓力范圍為(1000~30)mbar,在入口壓力較低的情況下仍有較大抽速。

  液環泵非常適合于化學工業,其內部零件不存在相互接觸,無需潤滑。液環泵的工作液有兩個作用:一是用于密封,二是用于冷卻。

  常用的工作液是水,亦可以用與工藝介質相適應的其他液體,如低粘度的油、乙二醇以及其他工藝溶劑如甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和乙苯等,這些密封液可以采用如圖2所示的全循環系統,以避免對環境的污染。

  液環泵有許多優點:

  1)操作簡便,運動部件少,泵腔內沒有潤滑油,不存在油的污染問題;

  2)密封液的選擇范圍廣;

  3)既適合于抽可凝性蒸汽, 又可以抽非可凝性氣體;

  4)可以抽除氣流中的小液滴和微小顆粒;

  5)可以選擇不同的結構材料,標準產品是全鑄鐵和全 316 不銹鋼,亦可以用合金鋼 20 和哈氏合金材料。

  液環泵適合于化學工業方面嗎?

  圖2 全密封液循環系統

  液環泵最大的缺點就是功耗比其他機械類的真空泵要大,如滑閥泵消耗在密封、軸承、帶動運動部件的功率占總功率的 30%~40%,而液環泵在上述方面消耗的功率占總功率的 60%~75%。

  另外,液環泵的極限壓力受到密封液蒸汽壓的限制,例如液環泵用水作為密封液,其極限壓力就是水在工作溫度下的蒸汽壓,當水溫在 20℃時,其極限壓力就是 3200Pa。

  同時,液環泵在低的入口壓力下會產生汽蝕現象,造成汽蝕的原因是:當泵的入口壓力低于密封液的蒸汽壓時,密封液迅速沸騰,并產生大量氣泡,在氣泡上升、破裂過程中會產生很大的沖擊力,并從表面剝離少量金屬,如果這種氣蝕持續時間很長,就會對泵造成嚴重損害,見圖3所示。

  液環泵適合于化學工業方面嗎?

  圖3 泵的葉輪由于汽蝕遭到損壞

  液環真空泵在汽蝕狀態下長時間工作,會造成泵的噪聲、振動變大,乃至對泵造成損壞,因而應盡量防止水環真空泵在汽蝕狀態下工作,可經過以下措施來防止汽蝕的發生:

  1)降低工作液的溫度

  在液環真空泵工作壓力點為固定值的前提下,降低工作液的溫度后作業液的飽和蒸氣壓會隨著溫度的降低而降低,當工作液的飽和蒸氣壓低于泵的工作壓力一定程度時就可以達到避免汽蝕的效果。

  2)降低吸入氣體溫度

  如果吸入氣體溫度過高,氣體在與泵內液體接觸時,壓縮熱以及氣體本身的熱量都會傳遞到液體中,從而使液環溫度升高,也就是使泵腔內液體的飽和蒸汽壓升高。

  相反,降低吸入氣體溫度可以降低液環溫度,從而降低泵腔內液體的飽和蒸汽壓。同理,當吸入的氣體是飽和蒸汽時要比是吸入干空氣時要更容易產生汽蝕。

     3)保持充足的供液量

  工作液作為液環真空泵的工作介質,同時也能帶走泵內氣體壓縮產生的熱量起到冷卻作用。

  充足的工作液供液量可以降低工作液的溫升,較低的液環溫度就有較低的飽和蒸氣壓,就能避開汽蝕產生的條件。

  所以當設計工作液為閉環的機組時為保障充足的供液量,工作液管道的長度不能太長、尺寸不能太小,選擇冷卻器的管阻也不能太大。工作液管道堵塞時也要及時疏通清洗。

  4)提高選型的準確性,使真空泵運行在安全區域

  在選型階段,確定真空泵吸入壓力及進水的溫度時應避開真空泵能輕易產生汽蝕的范圍,即防止真空泵在臨界溫度或臨界吸入真空壓力以內的區域運行,盡量避免汽蝕的產生。

  5)安裝汽蝕保護管路

  安裝有汽蝕保護管的真空泵,汽蝕過程中產生的氣泡是在壓縮過程時破裂,從外部引入壓力較高的不凝氣體可以及時補充因氣泡破裂出現的空穴,這樣可以大大減輕汽蝕對泵的危害并降低汽蝕導致的噪聲和振動。

  6)配大氣噴射器

  大氣噴射器是利用液環真空泵工作時與大氣壓之間的壓差,將大氣引入工作噴嘴,得到超音速射流,在混合室造成真空,從而將被抽氣體吸入。兩股氣體混合后,經過擴壓管,由液環真空泵將混合氣體帶走。

  此時大氣噴射器的極限真空度可以達到10 mbar以下,而液環真空泵的進氣口壓力一般在120~160mbar,在這壓力范圍是不會產生汽蝕現象的。

  液環泵適合于化學工業方面嗎?

  7)選用具有更低的飽和蒸汽壓的液體作為工作液。比如:乙二醇溶液、潤滑油等。選擇工作液時,其密度、黏度等最好能與水相接近。

  8)泵的葉輪、圓盤選用抗汽蝕沖擊較強的材質。比如304,316不銹鋼材質等。

    當真空泵應用于既有腐蝕又有汽蝕發生的場合時,如果選用材質不合適,汽蝕與腐蝕共同作用,將會大大縮短真空泵的使用壽命。


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