蒸汽喷射真空泵技术性能和影响因素分析
1、前言
蒸汽喷射真空泵[1] [2]抽气量大、工作范围宽、结构简单、没有相对运动的部件, 是一种用途广泛的真空获得设备, 应用于除气、脱色、干燥、脱臭、蒸馏、制冷及输送等方面。特别是其对吸入气体无选择性, 在食品生产、石油化工、油脂加工、聚酯生产、含有机溶剂的物料浓缩等场合, 与机械真空泵( 油泵) 相比显示出卓越的优点。笔者将其用于一种含有机溶剂的物料真空浓缩, 取得了非常满意的效果。但在应用方面的技术要求资料甚少, 本文在介绍蒸汽喷射真空泵的技术性能的基础上, 结合多年应用实践, 对蒸汽喷射真空泵的影响因素进行较全面的分析,并对其安装调试作一些探讨, 为其广泛应用提供参考。
2、蒸汽喷射真空泵的技术性能
蒸汽喷射真空泵是利用流体流动时的静压能与动能相互转换的气体动力学原理来形成真空。具有一定压力的水蒸汽通过拉瓦尔喷嘴喉径时达到声速, 到喷嘴的扩散部时,静压能全部转化为动能, 达到超声速, 同时喷嘴出口处形成真空, 被抽气体在压差的作用下, 被抽入吸入室, 和蒸汽一边混合一边进入文丘里管, 然后以亚声速从文丘里的扩散管排出, 同时混合的气体速度逐渐降低, 压力随之升高, 而后从排出口排出。如果将几个喷射泵串联起来使用,泵与泵中间加入冷凝器使蒸汽冷凝, 便可得到更高的真空度。一般工作真空度与级数的关系如下:
整台蒸汽喷射真空泵由若干级泵体与冷凝器两大部份组成。各级泵体均由喷嘴、吸入室及扩压器组成, 喷嘴可以是单只, 也可以是多只, 多只总成制造时同心要求较高, 但效率高。喷一般采用不锈钢材料, 吸入室和扩压器等其它部件可采用不锈钢、铸铁及碳钢等材料。
3、蒸汽喷射真空泵的合理选用
蒸汽喷射真空泵以水蒸汽和冷却水为动力, 一般说来水蒸汽压力高, 冷却水温度低, 经济效果好, 同时根据被抽介质的组成不同( 全部是不凝性气体或部分含有可凝性成份) , 其设计也有所不同。
衡量蒸汽喷射真空泵的技术性能有两个指标: 真空度和抽气量。一般来说, 蒸汽喷射真空泵的抽气量与真空度成反比关系, 即抽气量增加, 真空度下降, 抽气量减少,真空度上升。在工作段内曲线变化缓慢, 当抽气量超过过载点时, 曲线就突然上升, 当抽气量增到某一定值时, 真空度就会被完全破坏。所以, 蒸汽喷射真空泵要求在工作段内使用。为此, 在选型时一定要先进行工艺流程、技术参数的论证和验算, 然后再根据所得数据确定蒸汽喷射真空泵的规格和型号。
4、影响真空泵能力的主要因素研究[3]
( 1) 对工作蒸汽及其干度的研究
蒸汽压力偏低及压力波动均对真空泵的能力有较大影响, 因此蒸汽压力不应低于要求的工作压力, 但所用真空泵结构设计已定型, 过多提高蒸汽压力并不会增加抽气量及真空度。另外, 要确保锅炉供给的蒸汽压力稳定, 最好用一台锅炉专门给蒸汽喷射泵提供工作蒸汽, 这样蒸汽压力就不会出现波动, 真空泵性能稳定。
蒸汽的干度对真空泵的性能也有较大影响, 其中含水会引起真空波动, 含水过多甚至会抽不起真空, 通常的作法是在汽包前加装汽水分离器以获得干度较高的工作蒸汽, 同时对蒸汽管路进行有效保温。为取得最佳的工作效益, 为喷射真空泵提供的工作蒸汽应为过热5℃～10℃的过热蒸汽。特别是五级泵, 对蒸汽的品质要求非常高, 含微量水分都可能引起喷嘴的冰塞, 造成开第五级喷射器时真空度下降或没有作用。
( 2) 对循环冷却水要求的研究
冷却水供量不足, 冷凝器及大气都会发热, 气流声音变大, 真空度迅速下降, 甚至蒸汽会返入抽气管。对于列管间冷式冷凝器, 应保证供水压力为0.2MPa, 供水量应比实际的用量稍微大一点, 这样用水的波动会比较平稳。另外, 为避免供水量不稳定而引起真空波动, 最好采用单独的循环水系统对真空泵的冷凝器进行供水。冷却水温太高, 真空泵能力会下降, 有时甚至抽不起真空, 一般不超过32℃。另外, 冷却水温越高, 耗用的蒸汽量越多。
冷却水质对真空泵能力的影响也是一个不可忽视的因素, 如果水质差, 硬度高, 会造成冷凝器积垢甚至堵塞,严重影响热交换性能, 使蒸汽难于冷凝, 从而影响真空度。所以应保证循环冷却水为纯净的软化水。
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