真空泵的選型及常用計(jì)算公式

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)很大的圍，至今為止還沒(méi)有一 種真空系統(tǒng)能覆蓋這個(gè)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)：確定工作真空圍：一一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。一般來(lái)講，系統(tǒng)的極限真空

2、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%0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 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(guò)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(Pl/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)Pl為初始真空度(Torr)P2為要求真空度(Torr)例如：V=500Lt=30sPl=

3、760TorrP2=50Torr則：S=2. 303V/t Log(Pl/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(guò)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。 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：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)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

4、強(qiáng)要求。如：真空 鍍膜要求1X10-5mmHg的真空度，選用的真空泵的真空度至少要5X10-6mmHgo 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)圍，如：擴(kuò)散泵為 10-310-7mmHg,在這樣寬壓強(qiáng)圍，泵的抽速隨壓強(qiáng)而變化，其穩(wěn)定的工作壓強(qiáng) 圍為5X 10-4"5X 10-6mmHgo因而，泵的工作點(diǎn)應(yīng)該選在這個(gè)圍之，而不能讓它 在10-8mmHg下長(zhǎng)期工作。又如鈦升華泵可以在10-2nunHg下工作，但其工作壓強(qiáng) 應(yīng)小于1X10-5mmHg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(guò)程中產(chǎn)生的全部氣

5、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(lái)，互相補(bǔ)充才能滿足抽氣要求。如鈦升華泵 對(duì)氫有很髙的抽速，但不能抽氮，而三極型濺射離子泵，（或二極型非對(duì)稱陰極 濺射離子泵）對(duì)氫有一定的抽速，兩者組合起來(lái)，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(lái)使用。5、真空設(shè)備對(duì)油污染的要求。若設(shè)備嚴(yán)格要求無(wú)油時(shí)，應(yīng)該選各種無(wú)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

6、、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(wú)顆粒灰塵，有無(wú)腐蝕性等。 選擇真空泵時(shí)，需要知道氣體成分，針對(duì)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(lái)的油蒸氣對(duì)環(huán)境的影響如何。如果環(huán)境不允許有污染，可以選 無(wú)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(duì)工藝過(guò)程及環(huán)境有無(wú)影響。若工藝過(guò)程不允許， 應(yīng)選擇無(wú)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。這個(gè)化工手冊(cè)有公式的，可以去查下！ S=QRT/（P*M）S是抽氣率Q是系

7、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, PV =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(duì)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，溫度每升髙（或p降低）rc,則它的體積比原來(lái)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，壓強(qiáng)P與其他絕對(duì)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）rc,它的壓強(qiáng)比原來(lái)增

8、加（或減少）1/273。4、平均*程：X =（5X10-3）/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=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(duì)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在外10分鐘選擇。）8、維持泵選擇：S維=S前/109、擴(kuò)散泵抽速估算：S = 3D2 （D =直徑 cm）10、羅茨泵的前級(jí)抽速：S=（0. To. 2）S 羅（1/s）11、漏率：0漏=V（P2-Pl）/（t2-tl）系統(tǒng)容積（1）P1 真空泵停止時(shí)

9、系統(tǒng)中壓強(qiáng)（mmHg）P2真空室經(jīng)過(guò)時(shí)間t后達(dá)到的壓強(qiáng)（mmHg）t 壓強(qiáng)從Pl升到P2經(jīng)過(guò)的時(shí)間（s）12、粗抽泵的抽速選擇：S=Q1/P 預(yù)（1/s）S=2. 3V« lg（Pa/P 預(yù)）/tQ1 真空系統(tǒng)V真空系統(tǒng)Pa 大氣壓值S 機(jī)械泵有效抽速漏氣率（托升/秒）P預(yù)一需要達(dá)到的預(yù)真空度（托）容積（升）t 達(dá)到P預(yù)時(shí)所需要的時(shí)間（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(lái)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

10、Sg$Pgs/PnSg 前級(jí)泵的有效抽速（1/s）Pn 主泵臨界前級(jí)壓強(qiáng)（最大排氣壓強(qiáng)）（1/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。（1/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（1/s）n 滴管油柱上升格數(shù)（格）t 油柱上升n格所需要的時(shí)間（秒）P在泵口附近測(cè)得的壓強(qiáng)（托）K滴管系數(shù)（托升/秒）K=VO（L/n） （YO/Ym） +PaAVt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(zhǎng)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)?/p>

11、大氣壓強(qiáng)（托）Vt 滴管的刻度上的一格的對(duì)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（D2-d2）/（24 X104） （1/s）式中：Z為旋片數(shù)，n為轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分），L為泵腔長(zhǎng)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、0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 為方形橡膠邊長(zhǎng)，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lX10-5mmHg的真空度，選用的真空泵的真空度至少要

12、5X10-6mmHgo通常選擇泵的真空度要髙于真空設(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)圍，如：擴(kuò) 散泵為10-310-7mmHg,在這樣寬壓強(qiáng)圍，泵的抽速隨壓強(qiáng)而變化，其穩(wěn)定的工 作壓強(qiáng)圍為5X 10-4"5X 10-6mmHgo因而，泵的工作點(diǎn)應(yīng)該選在這個(gè)圍之，而不 能讓它在10-8mmHg下長(zhǎng)期工作。又如鈦升華泵可以在lOPmmHg下工作，但其工 作壓強(qiáng)應(yīng)小于1 X 10-5mmHg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(guò)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

13、抽氣要求，需要幾種泵組合起來(lái)，互相補(bǔ)充才能滿足抽氣要求。如鈦 升華泵對(duì)氫有很高的抽速，但不能抽氮，而三極型濺射離子泵，（或二極型非對(duì) 稱陰極濺射離子泵）對(duì)氫有一定的抽速，兩者組合起來(lái)，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(lái)使用。5、真空設(shè)備對(duì)油污染的要求。若設(shè)備嚴(yán)格要求無(wú)油時(shí)，應(yīng)該選各種無(wú)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

14、氣，有無(wú)顆?；覊m，有無(wú)腐 蝕性等。選擇真空泵時(shí)，需要知道氣體成分，針對(duì)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(lái)的油蒸氣對(duì)環(huán)境的影響如何。如果環(huán)境不允許有污染， 可以選無(wú)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(duì)工藝過(guò)程及環(huán)境有無(wú)影響。若工藝過(guò)程不 允許，應(yīng)選擇無(wú)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)，也就是在臨界真空度

15、或臨界排氣壓力的區(qū)域運(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(duì)于真空度較高的真空泵而言，在此區(qū) 域之運(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(wú)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髙，單級(jí)泵往往不能滿足，或者，要求泵在較髙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。如果真空度要求在一710mmHg以上，可選用水環(huán)一大氣泵或水環(huán)一羅茨真空 機(jī)組作為抽真空裝置

16、。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(jiǎn)單，容 易制造和維護(hù)，且在髙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(zhǎng)。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之后，對(duì)于真空泵，還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來(lái)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(yè).面對(duì)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，以利于代號(hào) mmHg mmHg m3/min sk用戶選型主要特點(diǎn)極限真空度工作真空度抽速圍密封形式國(guó)設(shè)

17、計(jì)單級(jí)水環(huán)真空泵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便。目前國(guó)主流一300、-6500.15120真空水 環(huán)式真空-700盤(pán)根、機(jī)械密封2sk國(guó)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)泵具有真空度髙及髙真空下抽速較大的特點(diǎn)。目前國(guó)主流水環(huán)式真空-735一300、一7001.530盤(pán)根、機(jī)械密封2BV采用西門(mén)子先進(jìn)技術(shù)，機(jī)泵同軸，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，真空度髙，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。-735-300-7000. 45"& 33機(jī)械密封機(jī)械密封2YK結(jié)構(gòu)基本與2SK系列相同，可以用被抽介質(zhì)作為工作液，極限真空度隨被抽介質(zhì)的飽合蒸氣壓而改變。表中極限真空度為工作介質(zhì)為變壓器 油時(shí)的極限真空-755度。一300'-7201.53