真空泵机组的工作原理是什么?
水环真空机组以罗茨泵为主泵,以水环泵为前级泵串联而成的。水环真空机组选用的水环泵成为前级泵比其它的真空泵更为有利,因为它不但克服了单台水环泵使用时极限压力差(机组的极限压力比水环泵的极限压力有很大的提高),在一定压力下抽气速率低的缺点,而且与此同时又保留了罗茨泵能迅速工作,有比较大抽气速率的优点。它能够适应抽除大量的可凝性蒸汽,尤其是当气镇油封机械真空泵排除可凝性蒸汽能力不够,或使用的溶剂能使泵油恶化进而影响性能,或者是真空系统不允许油污染时更为明显。如果配有防爆电机及电器时并遵守相应的安全规则下,还能够抽除易燃易爆的气体。
真空泵机组工作原理:
因此水环泵机组能够广泛地用于化工行业中的真空蒸馏、真空蒸发、脱水结晶等;食品行业中的冷冻干燥等;医药工业的真空干燥等;轻纺工业的涤纶切片等;高空模拟试验等的抽真空系统中等。
水环真空机组,大概可以分为下面几种类型:
水环泵:机组中水环泵的作用主要是造成罗茨泵所需的预备真空,对于一般情况而言,单级水环泵极限真空度不高,而目前我国生产的罗茨泵要求的预真空又比较高,因此实际上我们一般不用单级水环泵作为罗茨泵的前级泵,而是采用了极限压力较低的双级水环泵作为前级泵使用,这样还可以降低机组的极限压力。
一台泵与一台水环泵的极限压力是400Pa,这可以满足一般的真空需求,但它使用的范围会受到一定的限制,如果用两台罗茨泵串联再与水环泵组合,就可以大大提高机组的极限压力(可以达到25Pa)。因此在这种类型里通常见到的是两台罗茨泵串联后再用双级泵作前级泵组成机组。如果需要更高的极限压力,可以使用三台罗茨泵与水环泵组合,它的极限压力可以达到1Pa。
倘若三级水环机组还是不能满足极限压力的时候,我们可以采用水环泵并联机械真空泵。这个机组主要用于需要处理大量水蒸汽,时间长且极限真空度要求非常高的抽真空系统,比如在真空干燥方面。
如果要求处理大量水蒸汽的真空系统中,使用水环泵是比较合适的,但是因为其极限真空度不高,而导致整个机组的极限真空度较低(这个只是相对而言)。虽然在要求真空度较高的抽真空系统中,需要极限真空较高的机械真空泵作为前级泵使用。可以把气镇机械真空泵与水环泵并联,作为泵的前级泵。真空干燥时,先用水环泵进行预抽,直到它的水蒸汽大量减少时,再开动气镇机械真空泵,切断水环泵。如果需要较长时间才能完成干燥的场合,所需冷却水和功率都比较少。
在没有腐蚀性的环境中一般可以用各种金属材质的真空泵,如水喷射泵、往复泵、螺杆泵、水环真空泵……
如果是腐蚀性气体一般常用的有陶瓷水环真空泵 四氟水喷射真空泵 还有一种新产品玻璃钢耐腐蚀水环式真空泵
需要高真空时要组高真空机组来用一般有水环罗茨机组、喷射罗茨机组……
希望对你有帮助
罗茨真空泵(简称:罗茨泵)是指泵内装有两个相反方向同步旋转的叶形转子,转子间、转子与泵壳内壁间有细小间隙而互不接触的一种变容真空泵。
水环真空泵内装有带固定叶片的偏心转子,将水(液体)抛向定子壁,水(液体)形成与定子同心的液环,液环与转子叶片一起构成可变容积的一种旋转变容积真空泵。
罗茨真空泵在石油、化工、塑料、农药、汽轮机转子动平衡、航空航天空间模拟等装置上得到了长期运行的考验,所以应该在国内大力推广和应用。同时也广泛用于石油、化工、冶金、纺织等工业。真空泵配件为用于真空泵噪声治理的,真空泵消音器。
水环真空泵主要应用于煤矿(抽瓦斯),化工,制药,矿山,造纸,食品,啤酒,建材,塑料,冶金,电器等行业。
罗茨真空泵的特点是:启动快,耗功少,运转维护费用低,抽速大、效率高,对被抽气体中所含的少量水蒸汽和灰尘不敏感,在100~1帕压力范围内有较大抽气速率,能迅速排除突然放出的气体。这个压力范围恰好处于油封式机械真空泵与扩散泵之间。因此,它常被串联在扩散泵与油封式机械真空泵之间,用来提高中间压力范围的抽气量。这时它又称为机械增压泵。
水环真空泵优点是结构简单,制造精度要求不高,容易加工,结构紧凑,泵的转速较高,一般可与电动机直联,无须减速装置。故用小的结构尺寸,可以获得大的排气量,占地面积也小,吸气均匀,工作平稳可靠,操作简单,维修方便,但缺点是效率低,一般在30%左右,较好的可达50%,真空度低。
在石油和天然气工业领域,在气体被排放到大气之处,不管是上游生产还是下游精炼,气体回收都是回收储罐碳氢气体的程序。气体回收可以通过撤除真空,从储罐压缩气体来实现。通过采用液环泵,可以回收、液化,然后再利用乙烷气体。为了这种目的或在此过程中使用旋转叶片式压缩机,这包括通过分离器分离不可冷凝气体和将气体压缩到销售线进行分销
2 瓦斯气体回收
瓦斯回收可以描述为精炼排污系统或生产中的气体回收。由于其成分的原因,这种气体通常被认为是废气。由于含有大量的HC气体,这些气体通常都要被烧掉。
很多时候,有一些可以利用的高质量气体被烧掉,这些气体具有一些剩余BTU值。这种气体,一旦进行分离,可以进行回收,并从低压压缩机压到大管路压缩机内。这些往复式压缩机最大限度的压缩回收气体,将其压缩到发电设备,进行处理,并可以用来联合发电。
这里应用了“变废为宝”的概念,因为回收大部分要被烧掉的气体很经济,并且将其作为一种能源和创收来源。将无谓烧掉的气体降低到最少,不但有利于环保,而且还解决收入和机会问题。
3原油真空蒸馏
通过常压蒸馏或真空蒸馏,燃油经过处理,可以制成汽油和其它碳氢燃油。
这种用法包括对原油蒸馏塔应用真空设备。热量和真空度综合作用,根据沸点不同,将原油分离成不同的成分。其目的是提取较轻的成分,如汽油。真空蒸馏比常压蒸馏具有更高的效能。
为精炼排污系统或生产中的气体回收。由于其成分的原因,这种气体通常被认为是废气。由于含有大量的HC气体,这些气体通常都要被烧掉。
很多时候,有一些可以利用的高质量气体被烧掉,这些气体具有一些剩余BTU值。这种气体,一旦进行分离,可以进行回收,并从低压压缩机压到大管路压缩机内。这些往复式压缩机最大限度的压缩回收气体,将其压缩到发电设备,进行处理,并可以用来联合发电。
这里应用了“变废为宝”的概念,因为回收大部分要被烧掉的气体很经济,并且将其作为一种能源和创收来源。将无谓烧掉的气体降低到最少,不但有利于环保,而且还解决收入和机会问题。
3 燃气升压
燃气升压包括采用升压压缩机将天然气送到在回收和压缩过程中可能使用的发动机
4 强化的石油回收
强化石油回收式一个上游程序,包括对油井消除真空,以缓解油井压力,使石油可以更自由的流动,提高石油产量。同时,还包括附带气体,仅仅是附带物或井口气体回收,回收的同时,在回收点采用油/气分离器,通常是在油井面进行。
5 气体收集
这个上游程序包括对几个油井的抽空和压缩,气体被收集到一个支管或储罐中。这个程序通常由真空泵和/或低压压缩机来完成,将气体压入高压管路压缩机,通常是往复式压缩机,进入气体处理设备进行处理
6 原油稳定化
通过采用液环泵或压缩机排出溶解气体和稳定实际蒸汽压力,可以对原油进行稳定化处理。根据环境温度的变化,通过消除原油罐真空度和降低排气口压缩度来实现,这可以提高原油罐的安全性。
7 原油真空蒸馏
通过常压蒸馏或真空蒸馏,燃油经过处理,可以制成汽油和其它碳氢燃油。
这种用法包括对原油蒸馏塔应用真空设备。热量和真空度综合作用,根据沸点不同,将原油分离成不同的成分。其目的是提取较轻的成分,如汽油。真空蒸馏比常压蒸馏具有更高的效能
8 排气压缩
原油蒸馏塔和其它精炼设备排出的不凝结轻型碳氢气体收集在普通容器中,并通过管路排出燃烧掉,或排到压缩机。根据所需排气压力,压缩机对具有一定燃烧值的排气进行压缩,并对其进行燃烧,以回收能量。这个过程通常都很短,这种能量的回收,对环境保护来说很重要。
9蒸汽回收/气体升压
这有别于排气回收,蒸汽回收相对固定,不可变。典型应用是收集储罐排气。对真空度进行严密控制,以保护储罐。通常情况下,排气压力相对较低。气体经常回到处理程序,或者进行液化,并返回储罐
10 过滤/除腊
过滤或除腊是指收集碳氢基油生产中的腊成分。除掉油中的腊成分,可以提高油的质量和适用性。液环泵持续消除可能含有带冷冻MIBK氮气的盘形或鼓形过滤器真空度。如果需要更高的真空度,那么将安装机械风机和液环泵,联合作用。
11 尾气回收
在火炬气/尾气回收装置中,2BE液环压缩机是非常理想的选择。其中一个主要原因是,气体压缩基本上是等温进行的,其温度大约在30摄氏度到50摄氏度左右。这样就可以避免在使用其它类型压缩机时可能会遇到的尾气在压缩机内因高温发生聚合等现象
12 聚酯生产
在聚酯生产中,反应塔内所需的真空可以用由蒸汽喷射器和液环泵组成的复合真空系统来获得。与其它应用不同的是,这里可以直接采用乙二醇(EG)作为真空泵的工作液,以便于整个真空系统的运行。
13PVC生产
在聚氯乙烯(PVC)的生产过程中,反应中残留的氯乙烯单体(VCM)先是被Gardner Denver Nash液环真空泵抽出并送入贮气罐内;再经液环压缩机组加压至0.7MpaA左右,以液态形式贮存在VC回收罐内,以待进一步反应。
14 氯气包装
在氯碱厂氯气包装工艺中,采用高出口压力的2BE系列液环压缩机,可以极大地降低成本,且避免了环境污染。
15其他
真空泵、真空机组及压缩机组(含耐腐蚀系列)在石化/化工领域的应用非常广泛,远远不止上述几种。
再如:
循环气压缩
变压吸附(PSA)
液氯生产
乙炔、氢气等易燃易爆气体压缩
原油减压蒸馏中的塔顶真空系统
氯气等有毒、腐蚀性气体压缩
真空结晶、干燥
真空过滤
各种物料的真空输送
2、真空镀膜、真空干燥、表面处理。在真空中制备膜层包括镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜。虽然化学汽相沉积也采用减压、低压或等离子体等真空手段但一般来说真空镀膜是指用物理的方法沉积薄膜。真空泵应用领域在镀膜行业、表面处理以及干燥环节起着至关重要的作用。适用产品:真空机组、罗茨真空泵系列、滑阀真空泵系列、旋片真空泵系列等。
3、真空冶炼、砖头、陶瓷制造业。真空泵用途体现在真空技术对于冶金、砖陶行业来说是非常关键的一个部分、它可以用来防止金属在加工过程中因高温而被氧化。通过真空将砖和陶瓷里面的水分和空气排出以确保其拥有最高的品质。适用产品:滑阀真空泵系列、旋片真空泵系列、真空机组、水环真空泵系列。
4、食品包装、挤奶、饮料行业。真空包装技术起源于20世纪40年代。1950年聚酯、聚乙烯塑料薄膜成功地用于真空包装、此后真空包装便得到迅速发展。真空包装是将包装容器内的空气全部抽出密封、维持袋内处于高度减压状态、空气稀少相当于低氧效果使微生物没有生存条件以达到果品新鲜、无病腐发生的目的。适用产品:水环真空泵系列、旋片真空泵系列、无油真空泵系列、真空机组。
真空泵是用各种方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空的装置。真空泵可以定义为:利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。随着真空应用的发展,真空泵的种类已发展了很多种,其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。按真空泵的工作原理,真空泵基本上可以分为两种类型,即气体传输泵和气体捕集泵。随着真空应用技术在生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求越来越宽,大多需要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学研究过程的要求,由于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽,因此任何一种类型的真空泵都不可能完全适用于所有的工作压力范围,只能根据不同的工作压力范围和不同的工作要求,使用不同类型的真空泵。为了使用方便和各种真空工艺过程的需要,有时将各种真空泵按其性能要求组合起来,以机组型式应用。
各种真空泵的工作原理
水环式真空泵/液环真空泵工作原理
水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极限真空为2000~4000Pa,串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵也可用作压缩机,称为水环式压缩机,是属于低压的压缩机,其压力范围为1~2×105Pa表压力。
水环泵最初用作自吸水泵,而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中,如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等,水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展,水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的,故可抽除易燃、易爆的气体,此外还可抽除含尘、含水的气体,因此,水环泵应用日益增多。
在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时,水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切,水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点,那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大,且与端面上的吸气口相通,此时气体被吸入,当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝;当叶轮继续旋转时,小腔由大变小,使气体被压缩;当小腔与排气口相通时,气体便被排出泵外。
综上所述,水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的,因此它属于变容式真空泵。
罗茨泵的工作原理
罗茨泵在泵腔内,有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上,由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间,转子与泵壳内壁之间,保持有一定的间隙,可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵,通常压缩比很低,故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外,还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度,可将罗茨泵串联使用。
罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转,被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内,再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态,所以,在泵腔内气体没有压缩和膨胀。
但当转子顶部转过排气口边缘,v0空间与排气侧相通时,由于排气侧气体压强较高,则有一部分气体返冲到空间v0中去,使气体压强突然增高。当转子继续转动时,气体排出泵外。
旋片式真空泵工作原理
旋片式真空泵(简称旋片泵)是一种油封式机械真空泵。其工作压强范围为101325~1.33×10-2(Pa)属于低真空泵。它可以单独使用,也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。
旋片泵可以抽除密封容器中的干燥气体,若附有气镇装置,还可以抽除一定量的可凝性气体。但它不适于抽除含氧过高的,对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气体。
旋片泵是真空技术中最基本的真空获得设备之一。旋片泵多为中小型泵。旋片泵有单级和双级两种。所谓双级,就是在结构上将两个单级泵串联起来。一般多做成双级的,以获得较高的真空度。
旋片泵的抽速与入口压强的关系规定如下:在入口压强为1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1(Pa)下,其抽速值分别不得低于泵的名义抽速的95%、50%和20%。
旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子,转子外圆与泵腔内表面相切(二者有很小的间隙),转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时,靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触,转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。
两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分,当转子按箭头方向旋转时,与吸气口相通的空间A的容积是逐渐增大的,正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的,正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的,正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大(即膨胀),气体压强降低,泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强,因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时,即转至空间B的位置,气体开始被压缩,容积逐渐缩小,最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时,排气阀被压缩气体推开,气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转,达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级(低真空级),由低真空级抽走,再经低真空级压缩后排至大气中,即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担,因而提高了极限真空度。
常用真空泵包括干式螺杆真空泵、水环泵、往复泵、滑阀泵、旋片泵、罗茨泵和扩散泵等,