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罗茨水环真空机组的安装方法

2019-12-03

罗茨水环真空机组是以罗茨泵为主泵,以水环泵为前级泵串联而成的。罗茨水环真空机组选用水环泵作为前级泵比其它真空泵更为有利,它克服了单台水环泵使用时极限压力差(机组的极限压力比水环泵有很大的提高),在一定压力下抽气速率低的缺点,同时保留了罗茨泵能迅速工作,有较大抽气速率的优点。尤其能够适应抽除大量的可凝性蒸汽,特别是当气镇油封机械真空泵排除可凝性蒸汽能力不够,或使用的溶剂能使泵油恶化而影响性能,或者是真空系统不允许油污染的时候更为明显。下面与大家介绍一下如何安装罗茨水环真空机组:

机组前装冷凝器:

为了尽量使机组的体积小些,可设法使待抽的蒸汽在进入泵机组之前冷凝,这样剩下来的就是非可凝性气体和微量残余蒸汽。气体降温后在相同压力下体积也减小。所以冷凝后所需抽气量减小,相应地泵也可以选得小一些。 采用哪种方式较经济?应视其具体情况而定,举例说明如下: 冷凝蒸汽有两种方式:一种是安装一台冷却装置,另一种是在机组的高压级中装一台冷凝器,以便能用普通的水冷却。 其系统需要每小时抽除50kg的水蒸汽量,在吸入压力为1Torr时的容积流量为50000m3/h。 1)要抽吸上述的水蒸汽量,需要三个罗茨泵串联,并用一台水环泵作前级组成的机组,该机组的总功率90kW。 2)为了使蒸汽在到达真空泵之前冷凝,就要在位于A处装一个冷凝器和一个功率为30000kcal/h的冷却装置,如图4所示。在1Torr的吸入压力下,水蒸汽的冷凝温度均为-19℃,为了能保证连续工作,应取冷凝装置的冷凝温度为-25℃,且并联安装2台冷凝器。根据非冷凝气体的组成部分计算得,真空泵的抽气量就可以降低到1000~2000m3/h,总机组(包括冷凝器的消耗功率)的功率同样是90kW。 3)先用罗茨泵抽出水蒸汽,并在45Torr压力下进行冷凝,该压力下有的冷凝温度约为36℃,于是可使冷凝器的冷凝温度保持在30~35℃之间,可用普通冷却水冷却。冷凝器设在B处。这时总功率的消耗为75kW左右。 通过上述三组方式的比较可知,第三种方案更好,可减少15kW的动力消耗。 综上所述,水蒸汽冷却后只剩下非可凝性气体。在压力很低时,水蒸汽的比容相当大,这些可凝性蒸汽冷凝后,泵所需要的抽气量显然就大为降低了。另外,不论蒸汽是否冷凝,在同样压力下只要气体温度降低,其容积流量就会减少。例如化工流程中200~300℃温度的气体并不少见。若从300℃冷却到50℃之后,干燥空气的容积减少45%左右,这样就可以选择较小容量的抽气真空泵机组装置。

机组的操作顺序:

1)机组中无旁通阀时,应先开动水环泵,被抽系统中的气体由罗茨泵(气体推动罗茨泵转子自行转动,如同流量计一般)进入水环泵后再排至大气,待水环泵的吸入压力(如串联有大气泵,则为大气泵的吸入压力)达到罗茨泵的起初规定值时(即允许排气压力),始启动罗茨泵,机组正式运转,开始工作。 2)机组中有旁通阀时,如图5所示,先启动水环泵,接着开动罗茨泵,此时,罗茨泵进排气压差较大,旁通阀自动开启,被抽容器中的气体一部分经过旁通阀进入水环泵,另一部分在罗茨泵的作用下通过该泵也进入水环泵,显然抽气速率增加,这样很快达到罗茨泵的预真空,进排气压差较小,阀门自动关闭(或人工关闭),机组正式工作。这种方法能大大缩短预抽时间,但设备较复杂。

机组-罗茨泵-前级泵性能关系

机组的性能与罗茨泵的性能密切相关,而罗茨泵的性能又随前级泵的不同而有所不同。 1)由于罗茨泵的转子与转子之间、转子与壳体之间存在着间隙,因此有返流存在,而这种返流受进口压力和出口压力的影响,即使是同一台罗茨泵,使用不同的前级泵时,其抽气速率也会有所不同。 罗茨泵的抽气速率可由下式确定: δ=δ0(P2/P1/K) 式中:δ0-设计的抽气速率; P1-进口压力; P2-出口压力; K-固有常数,由该泵转子的形状、间隙量、转子圆周速度和出口压力来确定。 由上式可知,抽气量受到出口压力与进口压力之比的影响,亦即若增加前级泵的抽气速率,那么罗茨泵的抽气速率也会增大。 (2)极限压力由泵的抽气速率,各间隙的返流量,泵体泄漏量及高真空侧的放气量所决定。即: P0=(Q1+Q2+Q3)/δ式中:P0-极限压力; δ-抽气速率; Q1-返流量; Q2-泄漏量; Q3-放气量。 在这些参数中,Q1受排气压力即前级泵的极限压力的影响很大,在用水环泵作前级泵时,罗茨泵的极限压力随水环的饱和蒸汽压的不同而不同。 是用同一台罗茨泵配不同的前级泵时的性能比较。 前级泵的极限真空度愈高时,机组的极限真空度也随之增高;两级罗茨泵串联使用,则能提高机组的极限真空度(实质上就是前一个罗茨泵为后一个罗茨泵的前级泵),且性能曲线平缓扩大,也即使用的范围扩大(由曲线1与2,曲线3与5的比较而得)。机组1、2的曲线大致相同。同样,机组3、4、5的曲线也有相同之处。然而1、2机组曲线和3、4、5机组曲线却是完全不同的两组曲线。这说明对于同一罗茨泵而言,选用不同的前级泵时,其机组的性能曲线有本质的差异。由此可见,前级泵对机组性能有相当大的影响。

水环泵的选择

所谓水环泵就是用水作为液环的液环泵,用水作液环有很多优点,如价廉、易得、不会污染环境等。但也有一个很大缺点,由于水的饱和蒸汽压高,使得水环泵的吸入压力也高。这时如改用饱和蒸汽压低的液体作为液环,则可提高泵的极限真空度。如果某机组中罗茨泵更大允许的排气压力为10Torr,则用水作液环时还须加大气泵才能作为该罗茨泵的前级泵,若改用矿物油作液环则不加大气泵即可作为前级泵,这样可以简化装置。

机组性能与罗茨泵允许排出压力

机组的性能在很大程度上取决于罗茨泵的允许排出压力。这种允许值越低,水环泵作为前级泵的可能性就越小。如果罗茨泵这种允许值为1~10Torr,而不论单、多级的水环泵极限压力大大高于这个数值,因此就不可能单独与这种罗茨泵组合使用,而需要加二级大气泵。如果罗茨泵排出压力允许值在100Torr以上,则前级的水环泵也可以作为罗茨泵的前级泵的前级泵,这就大大地扩充了前级泵的应用范围。

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