抽真空系统的组成部分
看看这个过程是如何通过开放和封闭系统工作的。
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在许多工业过程中,气体在低于常压的压力下移动。在不同的真空度下,元件的设计应考虑在低于常压或真空度压力下的体积。

图2:大气压力。
图2:大气压力。

真空泵系统的组成部分

图1显示了一个由典型组件(a到J)组成的真空泵系统,用于在工业过程中移动气体。真空表(G-1)和(G-2)显示真空泵入口的真空度。工作真空是小于大气压或大气压(a)的压力。正排量真空泵(H)具有重要的逆流密封。排气管(J)向大气压或气压开放,将气体从系统中排出。

图2是在海平面测得的标准大气压的图解说明。从海平面到没有空气的电离层,一个1英寸见方的气柱在海平面上重14.7磅。使用这种测量方式是不切实际的。相比之下,一根1英寸方柱的水银柱(Hg)重14.7磅,高29.92英寸(760毫米)。汞在u形管气压计中用作量规。

如果绝对压力(HgA)被设想为正向上的矢量,那么真空压力(HgV)被设想为向下的矢量。对于压力真空(作为向下矢量),计算出的绝对压力(作为向上矢量)是绝对向上的压力小于绝对大气压力。

真空泵是一种容积恒定的气体的容积式动力装置。根据波义耳定律,P1V1= P2V2其中P总是表示为绝对压力,HgAbsolute, HgAbs或HgA。体积(V)是在相应压力(P)下的立方英尺或立方米。对于真空系统,小于大气压力以英寸汞HgV表示。在化学工业中,低真空度的封闭真空系统需要被描述为极低压绝对HgA。

绝对压力(HgA)和真空压力(HgV)
图3:绝对压力(HgA)和真空压力(HgV)作为“上下”方向向量。

真空气体是许多工业过程的一部分,其压力低于标准压力或当地大气或大气压。真空过滤需要真空泵来产生液体滤液或固体:脱水纸浆,易腐食品的包装,固体的气力输送,从蒸汽冷凝器中提取不凝性气体等等。这两个基本系统是一个封闭系统(图3)和一个向大气开放的空气系统(图1)。

封闭的系统

真空(低于大气压)气体,可能夹带液体,通过分子速度能进入真空泵,分子速度能解释为分子动能理论。从能量的分子运动理论(KMT)来看,所有气体分子都具有沿随机方向运动的高速度。飞行的分子最终击中容器壁面,从而对容器内壁产生压力。

图4显示了一个封闭系统的组件,其中一个气体容器被国民党降低压力(真空)。真空泵是一种容积恒定的气体的容积式动力泵。当更多的分子高速离开容器进入泵时,容器压力降低或真空度升高。真空泵有一个关键的部分,称为密封区,使这成为可能。真空泵排出口的外部有大气压力,能够进入泵的后部。密封区域防止外部大气空气通过排放口进入泵的进口侧。这将从想要进入泵的入口气体中夺取空间,从而降低气体的真空度。

密闭抽真空系统。
图4:真空抽闭系统。

工业封闭真空系统的例子包括食品真空包装、药品和合成油的批量干燥,以实现高压变压器填充油中的零带水、城市厌氧废物处理消化泵的可燃气体和医疗器械的高压灭菌器杀菌,以在较低压力或真空下蒸发液体。

开放的系统

与封闭系统一样,开放式系统增加了用于气体和其他材料进入容器的工艺管道。真空泵不能将工BETVICTOR体育官网艺气体吸入真空箱或容器中。必须有一个驱动压力——典型的大气压力将气体和其他物质推向真空泵。标准大气压(A)按其重量推入并通过介质(B),通常是滤网或吸湿织物。会有一个速度和压降穿过丝网或织物,产生气体压力真空(C)小于大气压。在介质和真空泵入口之间,该系统作为一个封闭系统工作,利用KMT将气体从真空容器中移出,并向真空泵方向移动。

通过筛网或织物的工艺流程可能含有液体或异物颗粒。如果这些物质可能损坏泵,进口真空分离器(D-1)将会清除它们。真空泵是气体泵,不是液体泵。由于开放式系统的进口真空分离器处于真空状态,因此使用卸压泵(D2)或气压降腿(D-3)在真空状态下提取不需要的液体或材料。

如果真空泵系统采用液环运行,则需要一个放电消声分离器(J),将放电环液体与真空泵排出的高于大气的气体分开。分离出的环液可由排放消声分离器重力排放到大气中。

开放系统的例子

  1. 纸机脱水在纸浆<10%的成型段,通过重力和低真空排出平衡水,使纸浆浓度提高到20%左右。
  2. 纸机在压榨部分的脱水,在那里多孔织物被用来吸收纸张上的水分。饱和织物在开放系统的真空吸箱中进行真空脱水。进口真空分离工艺水和气体保护泵内的物质积聚。通过淋浴水浸湿织物,并通过开放式系统中的吸盘进行清洗,以去除纤维并延长其使用寿命。
  3. 采矿,如磷酸生产商,采用开放式真空抽系统在过滤器提取液体磷酸,留下石膏饼。
  4. 玉米淀粉生产商在过滤器上使用一个开放式系统来提取水和/或酒精,并保留干玉米淀粉。
  5. 鸡肉和鱼肉生产商使用真空枪去除身体部位,并将材料输送到收集罐中。进口管路物料分离器(D-1)对于保护泵免受不需要的物料的影响至关重要。BETVICTOR体育官网
  6. 城市好氧垃圾处理厂采用真空滤池对生物污泥进行干燥,形成废饼,排放出水。
  7. 从汽轮机的冷凝汽器中除去不凝性气体。

冷凝体积减少真空泵
图5:用于造纸工业的真空泵的冷凝体积减小,以节省电力。

操作调整

  1. 图1 (F)中,湿热工艺空气的入口气体冷凝,通过注入较冷的喷雾水来减小抽真空体积。当入口气体与冷凝喷雾水的温差大到足以冷凝入口气体中部分较热的水蒸气时,图1 (F)中的真空进口管道可添加减容冷凝。图5给出了来自造纸工业应用的温差组合,这将对真空泵产生显著的减容,从而降低泵送的功率要求。
  2. 将图1 (H)处的密封水流调节到液环泵,以获得最大的稳定真空。密封水流在液环真空泵中有四个作用:

a)在转子叶片之间形成活塞,压缩进口气体。

b)去除压缩热,通常每转15华氏度温升,以避免密封水的空化(汽化)。

c)做正密封,防止高压排出气体“溜”进进气段,为新的进气进入泵抢夺空间,从而减少气体移动。

d)润滑轴填料环或机械密封。

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