蒸汽噴射真空泵技術(shù)性能和影響因素分析
1、前言
蒸汽噴射真空泵[1] [2]抽氣量大、工作范圍寬、結構簡(jiǎn)單、沒(méi)有相對運動(dòng)的部件, 是一種用途廣泛的真空獲得設備, 應用于除氣、脫色、干燥、脫臭、蒸餾、制冷及輸送等方面。特別是其對吸入氣體無(wú)選擇性, 在食品生產(chǎn)、石油化工、油脂加工、聚酯生產(chǎn)、含有機溶劑的物料濃縮等場(chǎng)合, 與機械真空泵( 油泵) 相比顯示出卓越的優(yōu)點(diǎn)。筆者將其用于一種含有機溶劑的物料真空濃縮, 取得了非常滿(mǎn)意的效果。但在應用方面的技術(shù)要求資料甚少, 本文在介紹蒸汽噴射真空泵的技術(shù)性能的基礎上, 結合多年應用實(shí)踐, 對蒸汽噴射真空泵的影響因素進(jìn)行較全面的分析,并對其安裝調試作一些探討, 為其廣泛應用提供參考。
2、蒸汽噴射真空泵的技術(shù)性能
蒸汽噴射真空泵是利用流體流動(dòng)時(shí)的靜壓能與動(dòng)能相互轉換的氣體動(dòng)力學(xué)原理來(lái)形成真空。具有一定壓力的水蒸汽通過(guò)拉瓦爾噴嘴喉徑時(shí)達到聲速, 到噴嘴的擴散部時(shí),靜壓能全部轉化為動(dòng)能, 達到超聲速, 同時(shí)噴嘴出口處形成真空, 被抽氣體在壓差的作用下, 被抽入吸入室, 和蒸汽一邊混合一邊進(jìn)入文丘里管, 然后以亞聲速從文丘里的擴散管排出, 同時(shí)混合的氣體速度逐漸降低, 壓力隨之升高, 而后從排出口排出。如果將幾個(gè)噴射泵串聯(lián)起來(lái)使用,泵與泵中間加入冷凝器使蒸汽冷凝, 便可得到更高的真空度。一般工作真空度與級數的關(guān)系如下:
整臺蒸汽噴射真空泵由若干級泵體與冷凝器兩大部份組成。各級泵體均由噴嘴、吸入室及擴壓器組成, 噴嘴可以是單只, 也可以是多只, 多只總成制造時(shí)同心要求較高, 但效率高。噴一般采用不銹鋼材料, 吸入室和擴壓器等其它部件可采用不銹鋼、鑄鐵及碳鋼等材料。
3、蒸汽噴射真空泵的合理選用
蒸汽噴射真空泵以水蒸汽和冷卻水為動(dòng)力, 一般說(shuō)來(lái)水蒸汽壓力高, 冷卻水溫度低, 經(jīng)濟效果好, 同時(shí)根據被抽介質(zhì)的組成不同( 全部是不凝性氣體或部分含有可凝性成份) , 其設計也有所不同。
衡量蒸汽噴射真空泵的技術(shù)性能有兩個(gè)指標: 真空度和抽氣量。一般來(lái)說(shuō), 蒸汽噴射真空泵的抽氣量與真空度成反比關(guān)系, 即抽氣量增加, 真空度下降, 抽氣量減少,真空度上升。在工作段內曲線(xiàn)變化緩慢, 當抽氣量超過(guò)過(guò)載點(diǎn)時(shí), 曲線(xiàn)就突然上升, 當抽氣量增到某一定值時(shí), 真空度就會(huì )被完全破壞。所以, 蒸汽噴射真空泵要求在工作段內使用。為此, 在選型時(shí)一定要先進(jìn)行工藝流程、技術(shù)參數的論證和驗算, 然后再根據所得數據確定蒸汽噴射真空泵的規格和型號。
4、影響真空泵能力的主要因素研究[3]
( 1) 對工作蒸汽及其干度的研究
蒸汽壓力偏低及壓力波動(dòng)均對真空泵的能力有較大影響, 因此蒸汽壓力不應低于要求的工作壓力, 但所用真空泵結構設計已定型, 過(guò)多提高蒸汽壓力并不會(huì )增加抽氣量及真空度。另外, 要確保鍋爐供給的蒸汽壓力穩定, 最好用一臺鍋爐專(zhuān)門(mén)給蒸汽噴射泵提供工作蒸汽, 這樣蒸汽壓力就不會(huì )出現波動(dòng), 真空泵性能穩定。
蒸汽的干度對真空泵的性能也有較大影響, 其中含水會(huì )引起真空波動(dòng), 含水過(guò)多甚至會(huì )抽不起真空, 通常的作法是在汽包前加裝汽水分離器以獲得干度較高的工作蒸汽, 同時(shí)對蒸汽管路進(jìn)行有效保溫。為取得最佳的工作效益, 為噴射真空泵提供的工作蒸汽應為過(guò)熱5℃～10℃的過(guò)熱蒸汽。特別是五級泵, 對蒸汽的品質(zhì)要求非常高, 含微量水分都可能引起噴嘴的冰塞, 造成開(kāi)第五級噴射器時(shí)真空度下降或沒(méi)有作用。
( 2) 對循環(huán)冷卻水要求的研究
冷卻水供量不足, 冷凝器及大氣都會(huì )發(fā)熱, 氣流聲音變大, 真空度迅速下降, 甚至蒸汽會(huì )返入抽氣管。對于列管間冷式冷凝器, 應保證供水壓力為0.2MPa, 供水量應比實(shí)際的用量稍微大一點(diǎn), 這樣用水的波動(dòng)會(huì )比較平穩。另外, 為避免供水量不穩定而引起真空波動(dòng), 最好采用單獨的循環(huán)水系統對真空泵的冷凝器進(jìn)行供水。冷卻水溫太高, 真空泵能力會(huì )下降, 有時(shí)甚至抽不起真空, 一般不超過(guò)32℃。另外, 冷卻水溫越高, 耗用的蒸汽量越多。
冷卻水質(zhì)對真空泵能力的影響也是一個(gè)不可忽視的因素, 如果水質(zhì)差, 硬度高, 會(huì )造成冷凝器積垢甚至堵塞,嚴重影響熱交換性能, 使蒸汽難于冷凝, 從而影響真空度。所以應保證循環(huán)冷卻水為純凈的軟化水。
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