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水蒸汽喷射真空泵

晨怡热管 2008-4-23 23:05:02
利用水蒸汽射流抽气的真空泵,简称喷射泵。喷射泵的特点是:启动快,工作压力范围宽,抽气量大,能直接排入大气,结构简单,因无运动构件而运行可靠,使用期长。这种泵很适于抽除含尘、可凝性、腐蚀性和易燃易爆气体。但这种泵的蒸汽和水耗量较大,利用率较低,因而适用于有廉价的副产蒸汽或可利用的余汽、废汽的场合。喷射泵已广泛用于真空冶炼、真空脱气、真空浓缩、真空干燥、真空蒸馏、真空制冷和真空运输等方面。水蒸汽喷射真空泵基本上是由喷射器和冷凝器组合而成的。有一个喷射器的喷射泵称为单级泵,由两个或两个以上喷射器串联组成的喷射泵分别称为2级泵、3级泵等(见表)。

水蒸汽喷射真空泵 

图1为4级喷射泵的外观图。

水蒸汽喷射真空泵

  喷射器  图2为喷射器的结构示意和工作原理。压力为p0、速度为ω 0的工作蒸汽流经拉瓦尔喷嘴(见拉瓦尔喷管),在喷嘴出口处射流的速度上升到超音速ω 1,而压力下降为p1,因而将被抽气体吸入,与高速蒸汽流碰撞、混合和交换能量、并流向扩散器。在扩散器收缩段蒸汽和被抽气体进一步混合,成为均匀混合气体。在这一过程中混合气体的速度开始连续下降,而压力连续上升,在扩散器喉段附近产生正激波。混合气体速度由超音速急剧降为亚音速,而压力则随之急剧升高。在扩散器出口处,压力上升到大气压力或后一级喷射器的进口压力时,混合气体即排出。

水蒸汽喷射真空泵

  多级泵  单级喷射泵的压缩比(即排气压力与进气压力之比)一般不超过10,为了获得更低的极限压力,就要采用多级泵。表为不同级数喷射泵的性能。
  多级泵的每级喷射器所喷射出的混合气体为被抽气体与工作蒸汽的混合物,除末级排入大气外,都被后一级抽除,这就会增加后一级的负载或使泵的工作性能变坏。因此,多级泵常在两级喷射器间安装中间凝汽器,使混合气体中大部分可凝气体冷凝。若被抽气体中含有大量可凝性气体,而其分压又远高于凝汽器进水温度下的饱和蒸汽压,则在第一级入口处安装一级凝汽器。为回收末级混合气体的余热和消除气流噪声,可安装末级凝汽器。凝汽器的结构有混合式、表面式和喷射式等,设计时可按不同情况和要求选用。
  对于工作压力低于 700帕的喷射器,因蒸汽膨胀比大(喷嘴入口处与出口处的蒸汽压力比),出口处温度低于0℃,为了防止结霜,必须在扩散器收缩段上设置加热套。
  带有混合式凝汽器的喷射泵安装高度在11米以上,目的是使凝汽器的回水能够靠自重排出泵外并保持泵的密封。这种泵称为高架式真空泵。为了降低土建投资,用水泵抽出回水可以降低安装高度,这种泵称为低架式真空泵。低架式泵的可靠性受水泵影响,而且,维修费用增加,故一般不采用。
  工作蒸汽的选用  使用压力高的水蒸汽可获得大的膨胀比,喷射器有较高的引射系数(被抽气体与工作蒸汽的重量比),可减少泵的蒸汽耗量和冷却水。但压力高于1.2兆帕时效果即不明显,而且还会增加生产蒸汽的费用。通常选用0.4~1兆帕的蒸汽,低到0.25兆帕的蒸汽也可使用。 在高真空工作的喷射器工作压力低于100帕时,若用这么高压力的蒸汽,要实现排气作用,蒸汽膨胀比就要很大,而且难以实现,为此往往要选择压力较低(0.05~0.1兆帕)的蒸汽。 使用湿蒸汽泵的性能不稳定,一般选用干饱和蒸汽或过热蒸汽。
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