食品百科

3.2.2 气体输送设备

2023-02-14

3.2.2.1 通风机

工业上常用的通风机主要有离心通风机和轴流通风机两种型式。

(1) 轴流通风机 轴流通风机的结构与轴流泵类似,如图3-38所示。轴流通风机 排送量大,但所产生的风压很小,一般只用于通风换气,不用于输送气体。

(2) 离心通风机

①离心通风机的工作原理与结构: 离心通风机的工作原理与离心泵相同,外形与 结构很像一个单级离心泵,如图所示,在机壳中有一高速旋转的叶轮,靠叶轮高速旋转 时所产生的离心力将气体压头增大而排出。根据所产生的压头大小,离心通风机又 分为:

a. 低压离心通风机: 风压≤1kPa(100mm H2O)(表压)。

b. 中压离心通风机: 风压为1~3kPa(100~300mm H2O)(表压)。

c. 高压离心通风机: 风压为3~15kPa(800~1500mm H2O)(表压)。

离心通风机的机壳也呈蜗壳形,但其断面多为方形。叶轮上叶片的数目比离心泵稍 多,叶片比较短,低中压风机的叶片常是向后弯,而高压通风机的叶片则常是向前弯的。 中、低压离心通风机主要作为通风换气用,高压离心通风机才主要用于气体输送。

离心式通风机示意图见图3-39。

图3-38 轴流式通风机示意图

图3-39 离心式通风机

②离心通风机的性能参数与特性曲线: 离心通风机的特性与离心泵类似,也是将各 基本工作参数相互关系通过实验测定,而以特性曲线或性能数据表的形式表示,主要性能 参数包括流量(风量)、压头(风压)、功率和效率。

a. 风量Q: 风量Q是单位时间内离心通风机输送的气体体积,单位为:m3/h或m3/s。

b. 风压或压头HT: 流体输送机械的压头是指单位流体从中获得的总机械能。对离 心泵,习惯上以单位质量流体为基准。而对离心通风机若以单位质量为基准,压头的数值 很大(1mm H2O相当于1m空气柱),使用不便。习惯上将通风机的压头表示成单位体积 气体所获得的能量。离心通风机风压的测定,是通过测量通风机进出口处的流速和压力 数据,根据柏努利方程计算。取1m3气体为基准,对通风机进出口截面(分别以下标1、2 表示)进行能量衡算,可得通风机的压头:

(3-21)

因式中ρ及(Z2-Z1)值都比较小,故(Z2-Z1)ρg可忽略,当空气直接由大气进入 通风机时,u1也可以忽略,因进出口间管段很短,∑hf(1-2)ρg也可忽略,则上式简 化为:

(3-22)

从上式可以看出,通风机的压头由两部分组成:(p2-p1)称为静风压Hp;u22ρ/2称为 动风压Hk,故全风压HT为静风压Hp和动风压Hk之和。在离心泵中,泵进、出口的动 压差很小,可以忽略,而在离心通风机中,气体出口处的速度很大,动压不能忽略。因此, 与离心泵相比,通风机的性能参数多了一个动风压Hk

风压的单位与压力的单位相同,均为N/m2,但习惯上p常用mm H2O表示,1mm H2O=9.81N/m2

c. 轴功率P及效率η

离心通风机的轴功率及效率可参照离心泵,按下式计算:

(3-23)

式中 η——全压效率,%

Q——风量,m3/s

HT——全风压,N/m2

离心通风机的特性曲线如图3-40所示。

③ 离心通风机的选用: 离心通风机的选用与 离心泵相似,应首先根据所输送气体的性质(如清 洁空气、易燃、易爆或腐蚀气体,含尘气体等)与风 压范围,确定风机类型,然后根据实际所需的气体 流量和风压参照离心通风机的特性曲线或性能表 选择合适的通风机。但需注意的是,由于离心通风机的风压及功率与被输送气体的密度密切相关,而产品样本的特性曲线中标明的风压是 规定状态下,即试验介质的压强为101.3kPa(760mmHg),进口空气温度为20℃(ρ′=1.2kg/m3)时的数值。由于气体的密度随温度、压强而变化,选用时如所输送气体的密度 与实验介质相差较大,应先将管路系统实际所需风压HT换算成上述规定试验状态下的 风压HT′。然后按HT′的数值选用。

图3-40 离心通风机特性曲线

因为

所以

(3-24)

式中 ρ——实际输送气体的密度

3.2.2.2 离心鼓风机

离心鼓风机又称透平鼓风机,其工作原理与离心通风机相同,但由于单级叶轮产生的风压很低(一般不超过50kPa),故一般都采用 多级叶轮。其结构和多级离心泵类似,如图 3-41所示,为五级离心鼓风机。当机壳的工 作叶轮高速旋转时,气体由吸入口进入机体, 在第一级叶轮内压缩后,由第一级叶轮的出口 被吸至第二级叶轮的中心,依次经过所有的叶轮,最后由排出口排出。

图3-41 五级离心鼓风机

离心鼓风机的选用方法同离心通风机。

3.2.2.3 离心压缩机

离心压缩机又称透平压缩机,其作用原理 和构造与离心鼓风机相同。离心压缩机叶轮 级数更多,可在10级以上,同时采用更高的转速,一般在5000r/min以上,所以产生的压 力也较高,一般在0.4~1MPa,甚至更高。由于气体的压力逐级增大,气体体积则相应减 小,叶轮也逐级减小。由于级数多,温度显著上升,需设置中间冷却装置。

与往复式压缩机相比,离心压缩机具有体积小,重量轻、运转平衡、操作可靠、调节容 易、维修方便、供气均匀、流量大、压缩气不受油污染等优点。缺点是当要求流量偏离设计 点时,效率下降,制造精度要求高。

3.2.2.4 旋转式鼓风机与压缩机

旋转鼓风机、压缩机与旋转泵相似,其设备特点是:构造简单、紧凑、体积小,排气连续 均匀,适用于所需压力不大而流量较大的情况。

旋转鼓风机的出口压力一般小于80kPa(表压), 常用的有液环压缩机和活片式压缩机。

(1) 罗茨鼓风机 罗茨鼓风机是旋转式鼓风机 中应用最广的一种。其作用原理与齿轮泵相似,如图 3-42所示,机壳内有两个腰形转子或两个三星形转 子,两转子之间及转子与机壳之间缝隙很小,转子之 间为0.4~0.5mm,转子与外壳间为0.2~0.3mm,使 转子能自由运动而无过多泄漏。两转子的旋转方向相反,可将气体从一侧吸入,从另一侧排出。如果改变转子的旋转方向,可使吸入口与排出 口互换。

图3-42 罗茨鼓风机示意图

罗茨鼓风机属于正位移型,其风量与转速成正比,而不受出口压力影响,故称作定容 式鼓风机。根据这一特点,选用时可不必考虑管路所需压头的大小,而直接按照生产所需 风量与风压,在有关资料中查取。罗茨鼓风机的风量范围在2~500m3/min,出口压力不 超过80kPa,而在40kPa附近,效率较高。

气体进罗茨鼓风机前,应尽可能将尘屑、油污等排尽。罗茨鼓风机的出口应安装稳压 气柜与安全阀,流量用旁路调节,出口阀不能完全关闭。罗茨鼓风机工作温度不能超过 85℃,否则会因转子受热膨胀而发生碰撞。

(2) 液环式压缩机 液环式压缩机又称纳氏泵,其结构如图3-43所示,它是由椭圆 形外壳和圆形叶轮所组成,叶轮带有许多爪形叶片。壳内充有适量的液体,当叶轮旋转 时,液体在离心力作用下被甩向四周,沿内壁形成一椭圆形液环。在液环内,椭圆形长轴 两端形成两个月牙形空隙,供气体进入和排出。

当叶轮转至吸入口位置时,叶片之间充满液体,当此叶轮顺箭头方向转过一定角度 时,液层向外移动,在叶片根部形成低压空间,气体则从吸入口进入此空间。叶轮继续转 动,此空间逐渐增大,气体继续被吸入。当叶轮转过泵壳顶端位置后,此空间开始逐渐缩 小,气体被压缩,然后自排出口压出。当叶轮转至排出口位置时,叶片之间又完全充满液 体,又重新进入吸气和排气过程。叶轮旋转一周,同时在两处吸入和排出气体。

液环式压缩机工作时,所输送的气体不与泵壳直接接触。因此,只要叶轮采用耐腐蚀 材料制造,便可输送腐蚀性气体。当然,泵内所充液体必须不与气体起化学反应。例如, 当输送氯气时,泵内充以硫酸;而输送空气时,泵内充水即可。液环式压缩机所产生的压 强可达0.5~6.0MPa(表压),但在0.15~0.18MPa(表压)时其效率最高。

(3) 活片式压缩机 活片式压缩机的主要结构和工作原理如图3-44所示。图中5 为圆筒形机壳,1为转子,相对圆筒中心轴作偏心旋转运动。转子1上有一列缝隙,各缝 隙内嵌入厚度为0.8~2.5mm的可滑动的钢片2,当转子以箭头方向旋转时,各滑片在离 心力的作用下,自各缝隙甩出从而形成大小不同的密闭空间。由于偏心的关系,这些密闭 空间就随转子旋转而越来越小,因此将气体压缩而排出。为了降低压缩气体的温度,此机 的机壳和盖配备有冷却水夹套。

图3-43 液环式压缩机

1—外壳 2—叶轮

图3-44 活片式压缩机

此机的出口风压若在0.4MPa(表压)以下,生产能力为160~4000m3/h。当压缩比在2~3之间而生产能力在2100m3/h以下时,此机的等温压缩效率和机械效率的乘积为 55%~65%。

3.2.2.5 往复压缩机

往复式压缩机的构造和工作原理与往复泵相似,主要由气缸、活塞、吸气和压出活门 等部件组成,依靠活塞的往复运动将气体吸入、压缩和排出。由于气体具有可压缩性,密 度比液体小得多,故压缩机的吸入和排出阀门必须更加灵巧精密,活塞与气缸盖间的余隙 要小,各处配合需要严密。为移除压缩放出的热量以降低气体的温度,需根据压缩情况附 设必要的冷却装置。

图3-45 单动往复压缩机工作过程

图3-45所示为单动往复压缩机的工作过程。 当活塞在气缸内运动至最左端时(图中3点),压出 行程结束。但因为机械结构上的原因,为防止活塞 撞击在气缸上,活塞与气缸盖之间还留有一很小余 隙,虽然活塞已达行程的左端,气缸左侧还有一些 容积,称为余隙容积。由于余隙的存在,吸入行程 开始阶段余隙中压力为p2的高压气体开始膨胀, 直至气压降至稍低于吸入气压p1(图中4点),于是 吸入活门开启,压力为p1的气体进入气缸内。在 整个吸入过程中,压力p1基本保持不变,直至活塞 移至最右端(图中1点),吸入行程结束。此后,活 塞改向左移动,缸内气体被压缩而升压,吸入活门 关闭,气体继续被压缩,直至压力增大到稍高于p2 (图中2点),这一阶段称为压缩阶段。此时,排出活门开启,气体在压力p2下从气缸中排 出,直至活塞移至最左端,排出过程结束,此阶段称为排出阶段。

由此可见,压缩机的一个工作循环过程是由膨胀、吸入、压缩和排出四个阶段组成。 每一循环所吸入的气体体积只有V1-V4。在图3-45的p、V坐标上为一封闭曲线, 4—1为吸入阶段,1—2为压缩阶段,2—3为排出阶段,而3—4则为余隙气体的膨胀阶 段。四边形3412所包围的面积,为活塞在一个工作循环对气体所做的功。

由热力学得知,气体的压缩有等温压缩(图中1—2″)和绝热压缩(图中1—2′),而在 实际操作中,很难做到使气体如此迅速地冷却,保持系统处于等温状态,也很难避免没有 一点热损失。实际的压缩过程既非等温,也非绝热,而是介于两者之间,称为多变压缩(图 中1—2点)。多变压缩后气体排出的热力学温度和所耗的外功分别为:

(3-25)

以及

(3-26)

式中 K——多变指数,为一实验常数

V1——吸入容积

式(3-25)和式(3-26)说明,影响排气温度和压缩功的主要因素如下:

① 压缩比p2/p1越大,T2和W也越大;

② 压缩功W与吸气量成正比;

③ 多变指数K越大,T2与W也越大。K值的大小受压缩过程的换热情况影响, 热量及时全部移出,则为等温过程,相当于K=1;完全没有热交换,则为绝热过程,K=γ (γ为气体绝热指数);部分换热则1<K<γ。值得注意的是γ大的气体K也较大。空 气、氢气等γ=1.4,而石油气则γ=1.2左右。

前已指出,在活塞与气缸盖之间有一很小的余隙,由于余隙的存在和气体具有压缩性 及膨胀性,在往复压缩机中,余隙的影响就显得特别重要,余隙不仅使吸入气体量减小,还 增加动力消耗。因此,压缩机的余隙应尽量小。从图3-45中可以看出,V3为余隙容积, V1-V2为活塞扫过的容积,则余隙系数ε为:

(3-27)

当活塞从最左端向右运动时,余隙V3中的气体首先膨胀到V4,压力由p2降至p1, 然后才吸入气体。吸入气体的体积为V1-V4,故压缩机的容积系数λ0为:

(3-28)

在多变情况下,可以导出:

(3-29)

由上式可知,容积系数λ0与余隙系数ε及压缩比p2/p1有关。对于一定的余隙系数 ξ值,压缩比越高,容积系数越小;当压缩比高到某一程度时,容积系数ε可能为零,即当 活塞向右运动时,残留在余隙中的高压气体膨胀后完全充满气缸,以致不能再吸入新的气 体。λ0=0时的压缩比p2/p1称为压缩极限,即对一定的ε值,压缩机所能达到的最高压 力是有限制的。

从图3-45中可以看出,绝热压缩耗功为面积1—2′—3—4,耗功最多,等温压缩为面 积1—2″—3—4,耗功最少,多变过程介乎其间。所以,虽然不能完全做到,但气体压缩总 希望尽量接近等温压缩为宜,故在压缩比p2/p1较大时,常以多级压缩来完成。在每级之 间都设置中间冷却器,以降低气温。图3-46为一两级压缩机示意图。图中(1)1、2为气 缸,其直径逐级减少,这是因为每次压缩之后,气体的体积缩小了。3为中间冷却器。在 第一级中气体沿多变线1—2被压缩到中间压力P[图中(2)],然后进入冷却器,在其中等 压冷却到原始温度,体积缩小,图中以2—1′表示。在第二级中,气体在原始温度下再由 中间压力p开始压缩,图中以1′—2′线表示。这样,由一级压缩改为两级压缩所节省的 功力为阴影面积2—2″—2′—1′所代表。

由此可见,多级压缩中对每级来说是多变过程,但从整个压缩过程来看,却接近于等 温过程,从而减少了消耗的外功,降低了压缩终了的气体温度,改善了机械条件,同时增加 了压缩机的输气量。

(1)

(2)

图3-46 两级压缩示意图

往复压缩机的分类方法很多,按活塞的一侧或两侧吸、排气而分为单动和双动往复压 缩机;按气体受压次数而分为单级(压缩比2~8)、双级(压缩比8~50)和多级(压缩比 50~100)压缩机;按压缩机所产生的终压大小而分为低压(1MPa以下)、中压(1~ 8MPa)、高压(18~100MPa)和超高压(100MPa以上)压缩机;还有按生产能力而分为小型 (10m3/min以下)、中型(10~30m3/min)和大型(30m3/min以上);以及按所压缩的气体种 类而分为空气压缩机、氨压缩机、氢压缩机和石油气压缩机等。以压缩机气缸位置的不同 分有卧式(气缸水平放置)、立式与角式(气缸相互配置成L型、V型、W型)压缩机。

往复压缩机的排气与往复泵排液一样,是有脉动的,因此出口要连接储气柜,使气体 输出均匀稳定,同时使气体中带的水沫和油沫在此沉降下来,定期排放。为了操作安全, 储气柜上要安装压力表和安全阀。压缩机的吸入口应装有过滤器,以免吸入灰尘杂物。 此外,在运转过程中应注意气缸的润滑和冷却。

往复压缩机的选用主要根据生产能力和排气压两个指标。生产能力通常用m3/min 表示,但应注意的是,这里的气体体积是在温度为20℃、绝对压强为101.3kPa的标准状 况下计算的。在实际选用时,应首先考虑所输送气体的特殊性质,选定压缩机的种类。然 后根据生产需要,按照生产能力和排气压力两个指标以及气缸的空间位置所分各类型的 优缺点,在产品样本中选出所需要的压缩机。在压缩机的产品样本中,除对每一型号均载 有上述的性能参数外,还列出了级数、转数、活塞行程、气缸数目和直径、轴功率、电机功 率、储气柜体积、排气温度、冷却水用量以及机身重量和外形尺寸等。这些在选用时都可 以作为参考。

3.2.2.6 真空泵

生产中的某些过程经常需要在低于大气压的情况下进行,真空泵就是获得一个绝对 压力低于大气压的机械设备。也就是说,真空泵就是在负压下吸气,一般在大气压下排气 的输送机械,用来维持工艺系统要求的真空状态。对于仅几十帕到几千帕(几个毫米水柱 到上百毫米水柱)的真空度而言,普通的通风机和鼓风机就行了。但当希望维持较高的真 空度时,如绝对压在20kPa以下至十几帕,就需要专门的真空泵。

真空泵可分为干式和湿式两大类。干式真空泵只能从容器中抽出干燥气体,可以达 到96%~99.9%的真空度,而湿式真空泵在抽吸气体时,允许带有液体,它只能产生 85%~90%的真空度。

真空泵的结构形式很多,现将常用的几种形式介绍如下。

(1)往复式真空泵 往复式真空泵的构造和原理与往复式压缩机基本相同,只是所 用活门要求更加精巧,启闭方便。当所达到的真空度较高时,例如要获得95%的真空度 (即5kPa),其压缩比很高,在20以上,这样,余隙中残留气体对真空泵抽气量的影响就更 大。为了降低余隙的影响,除真空泵的余隙必须很小以外,在真空泵气缸左右两端之间设 置平衡气道。活塞排气终了时,让平衡气道连通一个很短的时间,便可使余隙中残留的气 体从活塞的一侧流入到另一侧,从而降低其压力,提高容积系数λ0。气缸外壁还需设冷 却装置,以除去气体压缩和机械摩擦所产生的热量。

往复式真空泵所排送的气体不应含有液体,即它属于干式真空泵。如果气体中含有 大量蒸汽,必须把可凝性气体设法(一般采用冷凝)除掉之后再进入泵内。

国产往复式真空泵以W(往)表示其型号,现已有W1至W5五种主要规格,已在各工 业部门广泛采用,常用于真空蒸馏、蒸发、结晶、干燥以及过滤等操作。

(2) 旋转真空泵

①水环式真空泵: 水环式真空泵如图3-47所 示,外壳为圆形,其中有一偏心安装的转子叶轮4,其 上装有叶片2,泵内充水到约一半容积高度。当叶轮 旋转时,由于离心力的作用,将水甩至壳体上形成水 环1,此水环具有液封作用,使叶片间的空隙形成许 多大小不同的密封室。在叶轮旋转的前半周,这些密 封的小室逐渐增大,形成真空,将气体从吸入口3吸 入,并于旋转的后半周,小室的体积逐渐缩小,于是气 体便由压出孔隙排出。

水环式真空泵在吸气中允许夹带少量液体,属于湿式真空泵,其结构简单紧凑,没有活门,最高真空度可达85%。水环泵运转时,要不断地充水以维持泵内液封,同时也起冷却作用。

图3-47 水环真空泵

图3-48 旋片式真空泵

水环式真空泵可作为鼓风机用,但所产生的压力不超过0.1MPa(表压)。

国产水环式真空泵常用于抽吸设备中的空气或其 他无腐蚀性气体、不溶于水和不含固体颗粒的气体。

②液环式真空泵: 可以指出,图3-43所示的液 环式压缩机亦可作真空泵用,称作液环真空泵或纳氏真 空泵。由于液环式真空泵可以处理腐蚀性气体,在工业中应用较广。

③旋片式真空泵: 旋片式真空泵的工作原理如图 3-48所示。

当带有两个旋片7的偏心转子6按箭头方向旋转 时,旋片在弹簧8的压力及自身离心力的作用下,紧贴 泵体9内壁滑动,吸气工作室不断扩大,气体经吸气口3进入吸气工作室4,当旋片转至 垂直位置时,吸气结束,此时吸入的气体被隔离。转子继续旋转,被隔离的气体逐渐被压 缩,压力升高。当压力超过排气阀片2上的压力时,则气体经排气管5顶开阀片2,通过 油液从泵排出口1排出。泵在工作过程中,旋片始终将泵腔分成吸气、排气两个工作室, 转子每旋转一周,有两次吸气、排气过程。

旋片泵的主要部分浸没于真空油中,为的是密封各部件间隙和得到润滑。此泵属于 干式真空泵。如需抽吸含有少量可凝性气体的混合气时,泵上设有专门设计的镇气阀(能 在一定压强下打开的单向阀),把经控制的气流(通常是湿度不大的空气)引到泵的压缩腔 内,以提高混合气的压强,使其中的可凝性气体在分压尚未达到泵腔温度下的饱和值时, 即被排出泵外。

旋片泵可达较高的真空度(约为6.7×10-2Pa,绝压),抽气速率比较小,适用于抽除 干燥或含有少量可凝性蒸汽的气体。不适宜用于抽除含尘和对润滑油起化学作用的 气体。

(3) 喷射真空泵 喷射泵是利用高速流体射流时压强能向动能转换所造成的真空, 将气体吸入泵内,并在混合室通过碰撞、混合以提高吸入气体的机械能,气体和工作流体 一起排出泵外。它可用于吸送气体,也可吸送液体。

喷射泵的工作流体可以是蒸汽(称蒸汽喷射泵),也可以是水(称水喷射泵)或其他 流体。

图3-49所示为一单级蒸汽喷射泵。蒸汽在高压下经过喷嘴绝热膨胀,以1000~ 1400m/s的高速喷出,它的静压能转化为动能,因此产生负压而将气体吸入。吸入的气体 与蒸汽混合后再进入扩大管,在此速度逐渐降低,压强随之升高,动能又转化为静压能,然 后从压出口排出。喷射真空泵常用于减压蒸馏和蒸发。

图3-49 单级蒸汽喷射泵

蒸汽喷射泵的特点是构造简单紧凑,无活动部分和传动设备,但效率低,只有10%~ 25%。蒸汽消耗量大,一般不作输送用,但用于产生较高真空,即小于4.0~5.3kPa(30~ 40mmHg)绝对压强的真空时,却比较经济。

水喷射泵所能产生的真空度比蒸汽喷射泵的低,一般只能达到7kPa(700mm H2O)的 真空度,但由于结构简单,能源普遍,且兼有冷凝蒸汽的能力,故在真空蒸发设备中广泛 应用。

单级蒸汽喷射泵仅能达到90%的真空度,如果要获得更高的真空度,需采用多级蒸 汽喷射泵。通常:

单级蒸汽喷射泵可产生绝对压强13.3kPa(100mmHg);

双级蒸汽喷射泵可产生绝对压强16.0~2.7kPa(120~20mmHg);

三级蒸汽喷射泵可产生绝对压强3.3~0.53kPa(25~4mmHg);

四级蒸汽喷射泵可产生绝对压强0.8~0.039kPa(6~0.3mmHg);

五级蒸汽喷射泵可产生绝对压强0.13~0.006kPa(1~0.05mmHg)。

图3-50 所示为三级蒸汽喷射泵。 工作蒸汽与吸入的气体先进入第一级喷 射泵1,经冷凝器2使蒸汽冷凝,气体则 进入第二级喷射泵3,而后顺序通过冷 凝器4,进入第三级喷射泵5及冷凝器 6,最后由排出真空泵7排出,图中8为 辅助喷射泵,与主要喷射泵并联,用于增 加启动速度。当系统中达到指定的真空 度时,此辅助喷射泵自线路中切断。各 冷凝器中的冷凝液和冷却水均流入槽 9中。

(4) 真空泵的性能指标和选型 真 空泵的主要性能参数为:

① 抽气速率: 即单位时间内真空 泵在残余压力下所吸入的气体体积,也就是真空泵的生产能力,以m3/h、m3/min或L/s表示。例如W型真空泵的抽气范围为 60~770m3/h。

图3-50 三级蒸汽喷射泵

② 残余压力或真空度: 这是真空泵所能达到的最低压力,习惯上除用%真空度表示 外,曾用mmHg表示。例如w型真空泵的极限真空可达10mmHg(绝对),是属于粗真空 设备之一,现用法定计量单位Pa表示,1mmHg≈10Pa。

真空泵的选用即根据上述两个指标,当然在选用时也应考虑它所需功率的大小及经 济合理性。一般选择步骤为:

① 根据真空系统的真空度,考虑泵进口管路的压降,确定泵吸入口的真空度(绝压)。 表3-10 为逸入真空系统设备的空气泄漏量的估算。

② 按表3-11的计算方法确定真空系统的抽气速率S;

③ 将由表3-11计算出的S换算成泵吸入条件下的抽气速率S′;

(3-30)

式中 p、ps——分别为真空系统、泵入口处的真空度(绝压)

T、TS——分别为真空系统、泵入口处气体的温度,K

S、S′——分别为真空系统、泵入口处的抽气速率

④ 根据抽气速率、真空度要求,再参照泵样本进行选型。

泵吸入条件应满足如下要求: 所选泵的抽气速率应比S′大20%~30%或更大。

表3-10 逸入真空系统设备的空气泄漏量的估算

管 件 类 型 空气平均泄漏量 管 件 类 型 空气平均泄漏量
1b/h kg/h 1b/h kg/h
<2in螺纹连接 0.1 0.045 具有润滑的旋塞 0.1 0.045
>2in螺纹连接 0.2 0.091 排泄旋塞 0.2 0.091
<6in法兰连接 0.5 0.227 玻璃视镜 1.0 0.454
6~24in包括人孔在内的法兰连接 0.8 0.363 玻璃液面计带旋塞 2.0 0.907
>24in法兰连接 1.1~2.0 0.5~0.9 搅拌器等填料函(以每英寸直径计) 0.3 0.136
阀杆直径<1/2in的填料阀 0.5 0.227 普通填料函(以每英寸直径计) 1.5 0.683
阀杆直径>1/2in的填料阀 1.0 0.454 安全阀(以in计) 1.0 0.454

表3-11 真空系统抽气速率S的计算方法

  计算步骤 公式或图表 说 明
连续

操作

系统

①计算真空系统的总漏气量Q3 查表3-10后叠加 Q——总抽出气体量(kg/h)

Q1——真空系统工作中产生的气体量 (kg/h)

Q2——真空系统的放气量(kg/h)

R——通用气体常数

R=8.32kJ/(kmol·K)

T——抽出气体的温度(K)

p——真空系统的工作压力[kPa(绝)]

M——抽出气体的平均相对分子质量

②计算总抽出气体量Q Q=Q1+Q2+Q3
③计算S S=QRT/pM (m3/h)
间歇

操作

系统

S S=138V/t×1gp1/p2

(m3/h)

V——真空系统的容积(m3)

t——系统要求的抽气时间(min)

P1——系统初始压力(kPa)

P2——系统抽气终了压力(t时间后)[kPa(绝)]