真空泵的選型及常用計(jì)算公式綜述

1、真空泵選型真空泵的作用就是從真空室中抽除氣體分子， 降低真空室內(nèi)的氣體壓力， 使之達(dá) 到要求的真空度。 概括地講從大氣到極高真空有一個(gè)很大的范圍， 至今為止還沒 有一 種真空系統(tǒng)能覆蓋這個(gè)范圍。因此，為達(dá)到不同產(chǎn)品的工藝指標(biāo)、工作效 率和設(shè)備工作壽命要求、 不同的真空區(qū)段需要選擇不同的真空系統(tǒng)配置。 為達(dá)到 最佳配置， 選擇真空系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮下述各點(diǎn)：確定工作真空范圍 : 首先必須檢查確定每一種工藝要求的真空度。 因?yàn)槊恳环N工藝都有其適應(yīng)的真空度范圍，必須認(rèn)真研究確定之。確定極限真空度在確定了工藝要求的真空度的基礎(chǔ)上檢查真空泵系統(tǒng)的極限真空度，因?yàn)橄?統(tǒng)的極限真空度決定了系統(tǒng)的最佳工作真空度。

2、 一般來講，系統(tǒng)的極限真空度比 系統(tǒng)的工作真空度低 20%，比前級(jí)泵的極限真空度低 50%。 被抽氣體種類與抽氣量檢查確定工藝要求的抽氣種類與抽氣量。因?yàn)槿绻怀闅怏w種類與泵內(nèi)液體 發(fā)生反應(yīng)，泵系統(tǒng)將被污染。 同時(shí)必須考慮確定合適的排氣時(shí)間與抽氣過程中產(chǎn) 生的氣體量。真空容積檢查確定達(dá)到要求的真空度所需要的時(shí)間、真空管道的流阻與泄漏。 考慮達(dá)到要求真空度后在一定工藝要求條件下維持真空需要的抽氣速率。主真空泵的選擇計(jì)算S=2.303V/tLog(P1/P2)其中：S 為真空泵抽氣速率 (L/s)V 為真空室容積( L )t 為達(dá)到要求真空度所需時(shí)間 (s)P1 為初始真空度 (Torr)P2 為

3、要求真空度 (Torr) 例如：V=500Lt=30sP1=760TorrP2=50Torr則 : S=2.303V/t Log(P1/P2)=2.303x500/30xLog(760/50)=35.4L/s當(dāng)然上式只是理論計(jì)算結(jié)果，還有若干變量因素未考慮進(jìn)去，如管道流阻、 泄漏、過濾器的流阻、被抽氣體溫度等。實(shí)際上還應(yīng)當(dāng)將安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 目前工業(yè)中應(yīng)用最多的是水環(huán)式真空泵和旋片式真空泵等一般的要求是：1、真空度、真空容積、主要介質(zhì)、溫度、主要容積類設(shè)備。2、真空流入介質(zhì)及流量、壓力、溫度、規(guī)律。3、抽氣量、抽出氣體介質(zhì)、溫度。4、真空設(shè)備的占地面積、自動(dòng)化程度、真空管道規(guī)格 選用真空泵時(shí)

4、需要注意事項(xiàng)：1、真空泵的工作壓強(qiáng)應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強(qiáng)要求。如：真空鍍膜要求1xiO-5mmHg的真空度，選用的真空泵的真空度至少要 5X10-6mmHg。 通常選擇泵的真空度要高于真空設(shè)備真空度半個(gè)到一個(gè)數(shù)量級(jí)。2、正確地選擇真空泵的工作點(diǎn)。每種泵都有一定的工作壓強(qiáng)范圍，如：擴(kuò)散泵 為10-310-7mmHg,在這樣寬壓強(qiáng)范圍內(nèi)，泵的抽速隨壓強(qiáng)而變化，其穩(wěn)定的 工作壓強(qiáng)范圍為5X10-45X10-6mmHg。因而，泵的工作點(diǎn)應(yīng)該選在這個(gè)范圍之 內(nèi)，而不能讓它在 10-8mmHg 下長期工作。又如鈦升華泵可以在 10-2mmHg 下 工作，但其工作壓強(qiáng)應(yīng)小于 1X10-5mmH

5、g 為好。3、真空泵在其工作壓強(qiáng)下，應(yīng)能排走真空設(shè)備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量。4、正確地組合真空泵。由于真空泵有選擇性抽氣，因而，有時(shí)選用一種泵不能 滿足抽氣要求， 需要幾種泵組合起來， 互相補(bǔ)充才能滿足抽氣要求。 如鈦升華泵 對氫有很高的抽速，但不能抽氦，而三極型濺射離子泵， （或二極型非對稱陰極 濺射離子泵） 對氬有一定的抽速， 兩者組合起來， 便會(huì)使真空裝置得到較好的真 空度。另外，有的真空泵不能在大氣壓下工作，需要預(yù)真空；有的真空泵出口壓 強(qiáng)低于大氣壓，需要前級(jí)泵，故都需要把泵組合起來使用。5、真空設(shè)備對油污染的要求。若設(shè)備嚴(yán)格要求無油時(shí)，應(yīng)該選各種無油泵，如： 水環(huán)泵、分子篩吸附泵

6、、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴(yán)格，可以選擇有 油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、擋油阱等，也能達(dá)到清潔真空 要求。6、了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆?；覊m，有無腐蝕性等。 選擇真空泵時(shí)， 需要知道氣體成分， 針對被抽氣體選擇相應(yīng)的泵。 如果氣體中含 有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體，應(yīng)該考慮在泵的進(jìn)氣口管路上安裝輔助設(shè)備，如 冷凝器、除塵器等。7、真空泵排出來的油蒸氣對環(huán)境的影響如何。如果環(huán)境不允許有污染，可以選 無油真空泵，或者把油蒸氣排到室外。8、真空泵工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對工藝過程及環(huán)境有無影響。若工藝過程不允許， 應(yīng)選擇無振動(dòng)的泵或者采取防振動(dòng)措施。9、真空泵的價(jià)

7、格、運(yùn)轉(zhuǎn)及維修費(fèi)用。這個(gè)化工手冊有公式的，可以去查下！ S=QRT/（P*M）S 是抽氣率 Q 是系統(tǒng)漏氣量，放氣量。 T 是溫度， P 系統(tǒng)壓力 M 是系統(tǒng)氣體分 子量！ 真空計(jì)算常用公式1、玻義爾定律體積V，壓強(qiáng)P, P?V=常數(shù)（一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度不變時(shí)，氣體的壓 強(qiáng)與氣體的體積成反比。即 P1/P2= V2/V1 ）2、蓋?呂薩克定律當(dāng)壓強(qiáng)P不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體，其體積V與絕對溫度T成正比：（V1/V2 =T1/T2 =常數(shù)）當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，一定質(zhì)量的氣體，溫度每升高（或P降低）C，貝尼的體積 比原來增加 （或縮小 ）1/273。3、查理定律當(dāng)氣體的體積V保持不變，一定質(zhì)量的氣體，

8、壓強(qiáng) P與其他絕對溫度T 成正比，即：P1/P2= T1/T2在一定的體積下，一定質(zhì)量的氣體，溫度每升高（或降低）1 C，它的壓 強(qiáng)比原來增加 （或減少 ）1/273。4、平均* 程：A （5 X0-3）/P （cm）5、抽速：S= dv/dt （升 /秒）或 S= Q/PQ=流量（托?升/秒） P=壓強(qiáng)（托）V二體積（升） t =時(shí)間（秒）6 通導(dǎo)：C = Q/（P2-P1）升/秒）7、真空抽氣時(shí)間：對于從大氣壓到1托抽氣時(shí)間計(jì)算式：t= 8V/S （經(jīng)驗(yàn)公式） （ V 為體積， S 為抽氣速率，通常 t 在 510 分鐘內(nèi)選擇。）8、維持泵選擇：S維=S前/109、擴(kuò)散泵抽速估算：S= 3

9、D2 （D =直徑 cm）10、羅茨泵的前級(jí)抽速：S= （0.10.2）S 羅（l/s）11 、漏率：Q 漏=V（P2-P1）/（t2-t1）Q漏系統(tǒng)漏率（mmHg?l/s）V 系統(tǒng)容積（I）P1 真空泵停止時(shí)系統(tǒng)中壓強(qiáng)（mmHg）P2真空室經(jīng)過時(shí)間t后達(dá)到的壓強(qiáng)（mmHg）t壓強(qiáng)從P1升到P2經(jīng)過的時(shí)間（s）12、粗抽泵的抽速選擇：S= Q1/P 預(yù)（l/s）S=2.3V?lg（Pa/P 預(yù)）/tS機(jī)械泵有效抽速Q(mào)1 真空系統(tǒng)漏氣率（托?升/秒）P預(yù)-需要達(dá)到的預(yù)真空度（托）V-真空系統(tǒng)容積（升）t 達(dá)到P預(yù)時(shí)所需要的時(shí)間Pa大氣壓值（托）13、前級(jí)泵抽速選擇：排氣口壓力低于一個(gè)大氣壓的傳輸

10、泵如擴(kuò)散泵、油增壓泵、羅茨泵、渦 輪分子泵等， 它們工作時(shí)需要前級(jí)泵來維持其前級(jí)壓力低于臨界值， 選用的前級(jí) 泵必須能將主泵的最大氣體量排走，根據(jù)管路中，各截面流量恒等的原則有：PnSgPgS或 SgIps/PnSg前級(jí)泵的有效抽速（l/s） Pn 主泵臨界前級(jí)壓強(qiáng)（最大排氣壓強(qiáng)）（l/s）Pg真空室最高工作壓強(qiáng)（托）S主泵工作時(shí)在Pg時(shí)的有效抽速。（l/s）14、擴(kuò)散泵抽速計(jì)算公式：S= Q/P= （K? n）/（P?t）升 /秒）式中：S被試泵的抽氣速率（l/s）n 滴管內(nèi)油柱上升格數(shù)（格）t 油柱上升n格所需要的時(shí)間（秒）P在泵口附近測得的壓強(qiáng)（托）K 滴管系數(shù)（托?升/秒）K = VO

11、?（L/n）?（ Y 0/ Y m）+PVi其中VO 滴管和真空膠管的原始容積（升）L 滴管刻度部分的長度（mm）n 滴管刻度部分的格數(shù)（格）Y0油的比重（克/厘米3）Ym汞的比重（克/厘米3）Pa當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)（托） Vt 滴管的刻度上的一格的對應(yīng)的容積（升/格）15、旋片真空泵的幾何抽速計(jì)算公式：S=n ZnLKv（D2d2）/（24 1jO4） （l/s）式中：Z為旋片數(shù)，n為轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）, L為泵腔長度，D為泵腔直徑，d為 轉(zhuǎn)子直徑 （cm），Kv 為容積利用系數(shù) （一般取 95 ）。16、O型橡膠槽深B = 0.7DD為橡膠直徑，槽寬C= 1.6B17、方形橡膠槽深B = 0.8AA

12、為方形橡膠邊長，槽寬 C= 1.67B選用真空泵時(shí)，需要注意下列事項(xiàng)：1 、真空泵的工作壓強(qiáng)應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強(qiáng)要求。 如：真 空鍍膜要求1K10-5mmHg的真空度，選用的真空泵的真空度至少要 5X10-6mmHg。通常選擇泵的真空度要高于真空設(shè)備真空度半個(gè)到一個(gè)數(shù)量級(jí)。2、正確地選擇真空泵的工作點(diǎn)。每種泵都有一定的工作壓強(qiáng)范圍，如：擴(kuò)散泵為10-310-7mmHg,在這樣寬壓強(qiáng)范圍內(nèi)，泵的抽速隨壓強(qiáng)而變化，其穩(wěn)定 的工作壓強(qiáng)范圍為 5X10-4510-6mmHg。因而，泵的工作點(diǎn)應(yīng)該選在這個(gè)范圍 之內(nèi)，而不能讓它在 10-8mmHg 下長期工作。又如鈦升華泵可以在 10-2

13、mmHg 下工作，但其工作壓強(qiáng)應(yīng)小于 1X0-5mmHg為好。3、真空泵在其工作壓強(qiáng)下， 應(yīng)能排走真空設(shè)備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量。4、正確地組合真空泵。由于真空泵有選擇性抽氣，因而，有時(shí)選用一種泵不 能滿足抽氣要求， 需要幾種泵組合起來， 互相補(bǔ)充才能滿足抽氣要求。 如鈦升華 泵對氫有很高的抽速，但不能抽氦，而三極型濺射離子泵， （或二極型非對稱陰 極濺射離子泵） 對氬有一定的抽速， 兩者組合起來， 便會(huì)使真空裝置得到較好的 真空度。另外，有的真空泵不能在大氣壓下工作，需要預(yù)真空；有的真空泵出口 壓強(qiáng)低于大氣壓，需要前級(jí)泵，故都需要把泵組合起來使用。5、真空設(shè)備對油污染的要求。若設(shè)備嚴(yán)格要

14、求無油時(shí)，應(yīng)該選各種無油泵， 如：水環(huán)泵、分子篩吸附泵、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴(yán)格，可以選 擇有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、擋油阱等，也能達(dá)到清潔 真空要求。6、了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆?；覊m，有無腐蝕性 等。選擇真空泵時(shí)，需要知道氣體成分，針對被抽氣體選擇相應(yīng)的泵。如果氣體 中含有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體， 應(yīng)該考慮在泵的進(jìn)氣口管路上安裝輔助設(shè)備， 如冷凝器、除塵器等。7、真空泵排出來的油蒸氣對環(huán)境的影響如何。 如果環(huán)境不允許有污染， 可以 選無油真空泵，或者把油蒸氣排到室外。8、真空泵工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對工藝過程及環(huán)境有無影響。 若工藝過程不允

15、許， 應(yīng)選擇無振動(dòng)的泵或者采取防振動(dòng)措施。9、真空泵的價(jià)格、運(yùn)轉(zhuǎn)及維修費(fèi)用。 水環(huán)式真空泵的選擇 一、泵類型的確定 泵的類型主要由工作所需的氣量、真空度或排氣壓力而定。泵工作時(shí)，需要注意以下兩個(gè)方面：盡可能要求在高效區(qū)內(nèi)，也就是在臨界真空度或臨界排氣壓力的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。應(yīng)避免在最大真空度或最大排氣壓力附近運(yùn)行。 在此區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，不僅效率極低， 而且工作很不穩(wěn)定， 易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。 對于真空度較高的真空泵而言， 在此區(qū) 域之內(nèi)運(yùn)行， 往往還會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象， 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的明顯標(biāo)志是泵內(nèi)有噪音和 振動(dòng)。汽蝕會(huì)導(dǎo)致泵體、葉輪等零件的損壞，以致泵無法工作。根據(jù)以上原則， 當(dāng)泵所需的真空度或氣體壓力不高

16、時(shí)， 可優(yōu)先在單級(jí)泵中選 取。如果真空度或排氣壓力較高，單級(jí)泵往往不能滿足，或者，要求泵在較高真 空度情況下仍有較大氣量， 即要求性能曲線在較高真空度時(shí)較平坦， 可選用兩級(jí) 泵。如果真空度要求在 710mmHg 以上，可選用水環(huán)大氣泵或水環(huán)羅茨真 空機(jī)組作為抽真空裝置。如果只作真空泵用， 則選用單作用泵比較好。 因?yàn)閱巫饔帽玫臉?gòu)造簡單， 容 易制造和維護(hù)，且在高真空情況下抗汽蝕性好。如果僅作較大氣量的壓縮機(jī)使用， 則選用雙作用的泵比較合適。 因?yàn)殡p作用泵的 氣量大，體積小，重量輕，徑向力能得到自動(dòng)平衡，軸不容易產(chǎn)生疲勞斷裂，泵 的使用壽命較長。二、根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量選擇真空泵初步選定了泵的類型

17、之后， 對于真空泵， 還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來選用泵 的型號(hào)。關(guān)于真空泵的抽速選擇及抽氣時(shí)間計(jì)算可參照我公司網(wǎng)頁面對各種型式的水環(huán)式真空泵及壓縮機(jī)， 我們特將其各自特點(diǎn)收集如下， 以利于 用戶選型代號(hào) 主要特點(diǎn) 極限真空度mmHg 工作真空度 mmHg 抽速范圍 m3/min 密封形式 sk 國內(nèi)設(shè)計(jì)單級(jí)水環(huán)真空泵，結(jié)構(gòu)簡單、維修方便。目前國內(nèi)主流的低真 空水環(huán)式真空泵。 -700 -300-650 0.15120 盤根、 機(jī)械密封2sk 國內(nèi)設(shè)計(jì)雙級(jí)水環(huán)真空泵，相當(dāng)于兩臺(tái) SK 水環(huán)泵串聯(lián)使用，比較單級(jí) 水環(huán)泵具有真空度高及高真空下抽速較大的特點(diǎn)。目前國內(nèi)主流水環(huán)式真空 泵。 -735 -300-700 1.530 盤根、機(jī)械密封2BE12BV 采用西門子先進(jìn)技術(shù)，機(jī)泵同軸，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，真空度高，性 能穩(wěn) 定，將逐漸替代 SK 、 2SK 系列 0.46m3/min 抽速的水 環(huán)真空 泵。 -735 -300-700 0.458.33 機(jī)械密封采用西門子先進(jìn)技術(shù)， 效率高，真空度高，性能穩(wěn)定，將逐漸替代 SK、-7352SK 系列 6120m3/min 抽速的水環(huán)真空泵。-640 -300-700-300-6005400 盤根、代。-600 -300-550 0.330.66 盤根機(jī)械密