水喷射真空泵原理

蒸气经节流嘴节流后,速度升高压力降低,在喷嘴处形成低压区,产生吸力带动介质流动。原理和一般喷砂设备的喷嘴是一样的。水蒸汽喷射泵的工作原理与结构 (1)该泵无机械运动部分，不受摩擦、润滑、振动等条件限制，因此可制成抽气能力很大的泵。只要泵的结构材料选择适当，对于排除具有腐蚀性气体、含有机械杂质的气体以及水蒸等场合极为有利。

(2)结构简单、重量轻，占地面积小。(3)工作蒸汽压力为4～9×105Pa，在一般的冶金、化工、医药等企业中都具备这样的水蒸汽源。

因水蒸汽喷射泵具有上述特点，所以广泛用于冶金、化工、医药、石油以及食品等工业部门。 图2是典型五级泵的结构示意图。通常单级喷射器的压缩比不超过10，工作压强不低于lOkPa。因此当需要更低的工作压强时，则由两个或两个以上的喷射器和冷凝器串联组成，称为多级喷射泵。冷凝器的作用是将混合物中的可凝性蒸汽部分凝结排除，以减少下级喷射器的负荷。冷凝器的结构形式有混合式、表面式及喷射式三种形式。冷凝器按其在喷射泵系统中的安装位置，又分为前冷凝器、中间冷凝器和后冷凝器。

前冷凝器安装在第一级喷射器入口前，主要为了减少第一级泵的负荷。只有当被抽混合物中含有大量的可凝性蒸汽，并且其蒸汽分压强大于冷却水温所对应的饱和蒸汽压时方可使用。中间冷凝器安装在多级泵中间，具体位置应视进入冷凝器的混合物中的蒸汽分压强及冷却水温而定，其作用是减少下级泵的负荷。后冷凝器安装在末级喷射器之后，主要是为了消除末级喷射器的废气、噪声，有时用来回收未级喷射器的余热。 (1)喷咀喉部直径D0的计算

(1)

式中G0——工作蒸汽耗量(kg/h)，G0=Gh/μ。Gh为被抽气体量(kg/h)，μ为引射系数，可查表[1]得到。

P0——工作蒸汽压力(Pa)

(2)扩压器喉径D3的计算

(2)

式中GK——通过扩压器喉部的空气流量(kg/h)

GZ——通过扩压器喉部的蒸气流量(kg/h)

P4——扩压器出口压力(Pa)

(3)冷凝器直径D的计算

(3)

式中G∑h——进入冷凝器的混合物流量(kg/h)

v∑h——进入冷凝器的混合物比容(m3/kg)，可近似地用P4查得的饱和水蒸汽比容代替。

原理是利用偏心转子在泵腔内形成通过旋转产生体积的变化而将气体排出泵外，主要是在吸气过程中，吸气腔体积增大，真空度降低，将容器内气体吸入泵腔，在排气过程中体积变小，压强增大，最终通过油封将吸入的气体排出泵外。 扩展资料使用真空泵的注意事项：正常运传前，真空泵应先做一次试运转，检查真空泵有无异常振动及冲击声响。初次使用的真空泵还要测定真空泵的极限压强，应符合技术规范。真空泵在长期工作的条件下，真空泵温不应超过70度。至于抽速的测定.由于比较复杂，一般不作检查。需要通冷却水的机械真空泵.在开机前应先通冷却水，然后再启动。冷却水的出口水温不宜超过30度。首次安装真空泵时，应检查电机是否正转，也就是电机与真空泵内转子转向一致，一般电机上方标有电机正常运转方向。真空设备应安装在清洁、干净的环境里，不宜有杂物、粉尘、水源，温度过高的地方也不适合。

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1、分类 a类，机械泵：油封机械泵（单级），油封机械泵（双级），分子泵，罗茨泵；

b类，蒸汽喷射泵：水银扩散泵，油扩散泵，油喷射泵；c类，干式泵：溅射离子泵，钛升华泵，吸附泵，冷凝泵，冷凝吸附泵。

2、各自结构，a机械泵就是通过机械原理抽气而抽真空的，一般都有定子，转子，和旋片，阀门等组成。机械泵一般抽真空度较低，油封机械泵抽到10（-2）次方就不能往下抽了，但罗茨泵和分子泵由于其巧妙的设计，可以抽到10（-4）甚至更高。b蒸汽喷射泵就是利用加热气化使高速喷出的蒸汽的动量携带气体分子出来，从而抽真空的，蒸汽喷射泵因为是由蒸汽携带气体出来的，一般都会有蒸汽污染。注：蒸汽携带气体出来之后蒸汽会冷凝回流，再蒸发，再携带，依次循环。蒸汽喷射泵抽的真空度比一般机械泵高，但是也高不了多少，主要是会有污染。

c干式泵，每种的原理结构都大不同，优点就是无污染，抽的真空度高，能抽高真空，最高可以达到10（-12）的极限真空，缺点是技术要求太高了，而且抽到10（-12）一般来说连续抽个几个月才能达到，时间好长哦。我用冷凝泵抽到10（-4）都得四五个小时哦，而且干式泵无法从大气压直接抽到高真空，得用前两种泵抽到一定真空度后，干式泵才能开始工作，继续抽到更高真空。

3、应用领域，太多了，半导体，化工，镀膜，最简单的做个灯泡也要用真空泵啊，抽光了空气才能灌氮气和其他气体啊，总之要用到高纯和低压的地方大都要用到真空泵。

喷射泵是利用流体流动是能量的转变来达到输送的目的。利用它可输送液体，也可输送气体。在化工生产中，常将蒸汽作为喷射泵的工作流体，利用它来抽真空，使设备中产生负压。因此常将它称为蒸汽喷射泵。 水蒸汽喷射真空泵

工作原理：工作时水蒸汽在高压下以很高的流速从喷嘴中喷出，使周围的空间形成一定的负压，将低压气体或蒸汽带入高速的流体中，吸入的气体与水蒸汽混合后进入扩大管，速率逐渐降低，静压力因而升高，最后经排出口排出。 又称射流泵和喷射器。利用高压工作流体的喷射作用来输送流体的泵。由喷嘴、混合室和扩大管等构成。 工作流体在高压下经过喷嘴以高速度射出时，混合室内产生低压，被输送的流体被吸入混合室，与工作流体相混，一同进入扩大管。在经过扩大管时，流体的压力又逐渐上升；然后排出管外。 根据所用的工作流体，一般分为蒸汽喷射泵（steam jet pump）和水喷射泵（water jet pump）两类。构造简单、使用方便。但产生压头小，效率低，且被输送的流体因与工作流体相混而被稀释，使其应用范围受到限制。 用于化学工业和动力工程等方面。

蒸汽喷射泵有一定压强的工作，蒸汽通过拉瓦尔喷咀，减压增速（蒸汽的势能转变为动能）以超音速喷入混合室，与被抽介质混合，进行能量交换，混合后的气体进入扩压器，减速增压（动能转化为压强能），为了减少后级泵的抽气负荷，配置冷凝器，通过有一定温差的两种介质对流，进行热交换，达到冷凝高温介质目的，排到大气压。(原理见下图）

真空泵是指利用机械、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。通俗来讲，真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。 按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分为两种类型，即气体捕集泵和气体传输泵。其广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。

气体传输泵

气体传输泵是一种能使气体不断的吸入和排出，借以达到抽气目的的真空泵，这种泵基本上有两种类型：

变容真空泵

利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气和排气过程的一种真空泵，气体在排出前被压缩。这种泵分为往复式及旋片式两种：

（1）往复式真空泵：是利用泵腔内活塞做往复式运动，将气体吸入、压缩并排出。因此，又称为活塞式真空泵。

（2） 旋片式真空泵：是利用泵腔内活塞做旋转运动，将气体吸入、压缩并排出。旋转真空泵又有如下几种形式：

① 油封式真空泵：它是利用油类密封各运动部件之间的间隙，减少有害空间的一种旋转变容真空泵。这种泵通常带有气镇装置，故又称气镇式真空泵。按其结构特点分为如下五种形式。

a旋片式真空泵：转子以一定的偏心距装在泵壳内并与泵壳内表面的固定面靠近，在转子槽内装有两个（或两个以上）旋片，当转子旋转时旋片能沿其径向槽往复滑动且与泵壳内壁始终接触，此旋片随转子一起旋转，可将泵腔分成几个可变容积。

b.滑阀式真空泵：在偏心转子外部装有一个滑阀，转子旋转带动滑阀沿泵壳内壁滑动和滚动，滑阀上部的滑阀杆能在可摆动的滑阀导轨中滑动，而泵腔分成两个可变容积。

c.定片式真空泵：在泵壳内装有一个与泵内表面靠近的偏心转子，泵壳上装有一个始终与转子表面接触的径向滑片，当转子旋转时，滑片能上下滑动将泵腔分成两个可变容积。

d.余摆线式真空泵：在泵腔内偏心装有一个型线为余摆线的转子，它沿泵腔内壁转动并将泵腔分成两个可变容积。

e.多室旋片式真空泵：在一个泵壳内并联装有由同一个电动机驱动的多个独立工作室的旋片真空泵。

②干式螺杆真空泵：它是一种不用油类（或液体）密封的变容真空泵。

③液环式真空泵：带有多叶片的转子偏心装在泵壳内，当它旋转时，把液体（通常为水或油）抛向泵壳内形成泵壳同心的环液，环液同转子叶片形成了容积周期性变化的几个小容积，故亦称旋转变容真空泵。

④罗茨真空泵：泵内装有两个相反方向同步旋转的双叶形或多叶形的转子，转子间、转子同泵壳内壁之间均保持一定的间隙。它属于旋转变容真空泵。机械增压泵即为这种形式的真空泵。

动量传输泵：这种泵是依靠高速旋转的叶片或高速射流，把动量传输给气体或气体分子，使气体连续不断地从泵的入口传输到出口。具体可分为下述几种类型。

（1） 分子真空泵：它是利用高速旋转的转子把能量传输给气体分子，使之压缩、排气的一种真空泵。它有如下几种型式：

① 牵引分子泵：气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得力量，被送到出口，因此，是一种动量传输泵。

②涡轮分子泵：泵内装有带槽的圆盘或带叶片的转子，它在定子圆盘（或定片）间旋转。转子圆周的线速度很高。这种泵通常在分子流状态下工作。

③ 复合分子泵：它是由涡轮式和牵引式两种分子泵串联起来的一种复合式分子真空泵。

（2） 喷射真空泵：它是利用文丘里（VENTURI）效应的压力降生产的高速射流把气体输送到出口的一种动量传输泵，适于在粘滞留和过渡流状态下工作。这种泵又可详细地分成以下几种：

① 液体喷射真空泵：以液体（通常为水）为工作介质的喷射真空泵。

② 气体喷射真空泵：以非可凝性气体作为工作介质的喷射真空泵。

③ 蒸汽喷射真空泵：以蒸汽（水、油或汞蒸汽）作为工作介质的饿喷射真空泵

（3） 扩散泵：以低压高速蒸汽流（油或汞等蒸汽）作为工作介质的喷射真空泵。气体分子扩散到蒸汽射流中，被送到出口。在射流中气体分子密度始终是很低的，这种泵适于在分子流状态下工作。可分为：

① 自净化扩散泵：泵液中易挥发的杂质经专门的机械输送到出口而不回到锅炉中的一种油扩散泵

② 分馏式扩散泵：这种泵具有分馏装置，使蒸汽压强较低的工作液蒸汽进入高真空工作的喷嘴，而蒸汽压强较高的工作液蒸汽进入低真空工作的喷嘴，它是一种多级油扩散泵。

（4） 扩散喷射泵：它是一种有扩散泵特性的单级或多级喷嘴与具有喷射真空泵特性的单级或多级喷嘴串联组成的一种动量传输泵。油增压泵即属于这种形式。

（5） 离子传输泵：它是将被电离的气体在电磁场或电场的作用下，输送到出口的一种动量传输泵。

气体捕集泵

这种泵是一种是气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上，从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的的真空泵，有以下几种型式。

吸附泵：它主要依靠具有大表面的吸附剂（如多孔物质）的物理吸附作用来抽气的一种捕集式真空泵

吸气剂泵：它是一种利用吸气剂以化学结合方式捕获气体的真空泵。吸气剂通常是以块状或沉积新鲜薄膜形式存在的金属或合金。升华泵即属于这种形式。

吸气剂离子泵：它是使被电离的气体通过电磁场或电场的作用吸附在有吸气材料的表面上，以达到抽气的目的。它有如下几种型式。

（1）蒸发离子泵：泵内被电离的气体吸附在以间断或连续方式升华（或蒸发）而覆在泵内壁的吸气材料上，以实现抽气的一种真空泵。

（2）溅射离子泵：泵内被电离的气体吸附在由阴极连续溅射散出来的吸气材料上，以实现抽气目的的一种真空泵。

低温泵：利用低温表面捕集气体的真空泵

按其真空度可以分为：粗真空、高真空、超高真空三大类。

粗真空系

主要用来抽除空气和其它有一定腐蚀性、不溶于水、允许含有少量固体颗粒的气体。广泛用于食品、纺织、医药、化工等行业的真空蒸发、浓缩、浸渍、干燥等工艺过程中。该型泵具有真空度高、结构简单，使用方便、工作可靠、维护方便的特点。

主要用于粗真空。抽气量大的工艺过程中。它主要用来抽除空气和其它无腐蚀，不溶于水，含有少量固体颗粒的气体，以便在密闭容器中形成真空。所吸气体中允许混有少量液体。它被广泛应用于机械、制药、食品、石油化工等行业中。

是获得粗真空的主要真空设备之一。广泛应用于化工、食品、建材等部门，特别是在真空结晶、干燥、过滤、蒸发等工艺过程中更为适宜。

无油(耐腐蚀)立式往复真空泵是卧式真空泵的更新换代产品，是获得粗真空的主要设备。由于采用全密封装置，实现了曲轴箱和汽缸的完全隔离；加上活塞环使用了自润滑材料，便实现了先进的无油润滑。由于无污水排放，所以该型真空泵特别适用于化工、医药和食品等行业的真空蒸馏、真空蒸发、真空干燥、真空浓缩、真空浸渍等工艺过程中。

高真空系

滑阀式真空泵

（Rotary Piston Vacuum Pump）

广泛应用于真空拉晶、真空镀膜、真空冶金、真空热处理、真空浸渍、真空干燥、真空蒸馏、真空练泥、航空航天模拟试验等新材料、新技术、新工艺的生产与研制中。

滑阀真空泵可单独使用，也可作为罗茨真空泵、油增压泵、油扩散泵的前级泵的使用。当抽吸对黑色金属有腐蚀、对真空油起化学反应、含大量蒸汽、大量粉尘的气体时，需附加装置。优点：相比旋片式真空泵耐用性要高好几倍且抽气速率大，价格相对高一点。

用来抽除密闭容器的气体的基本设备之一。它可以单独使用，也可作为增压泵、扩散泵、分子泵的前级泵使用。该型泵广泛应用于冶金、机械、电子、化工、石油、医药等行业的真空冶炼、真空镀膜、真空热处理，真空干燥等工艺过程中。

真空泵

旋片式真空泵

( Sliding Vane Rotary Vacuum Pump )

具有结构紧凑，体积小，重量轻，噪音低，振动小等优点。所以，它适用于作扩散泵的前级泵，而且更适用于精密仪器配套和实验室使用。例如：质谱仪器，冰箱流水线，真空冷冻干燥机等。

罗茨真空泵

( Roots Vacuum Pump )

是一种旋转式变容真空泵，须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内，有较大的抽速，对被抽除气体中含有灰尘和水蒸汽不敏感。广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。主要用于真空机组的主泵，需要用前级泵辅助。如：水环式真空泵，滑阀真空泵，立式无油真空泵，分子真空泵等。国内最大罗茨真空泵保持纪录为20000L/S。

应该是环境气压高有可能达不到极限真空。不过要看什么种类的泵，如果是滑阀真空泵，应完全不受影响。

机械式真空泵工作原理都是持续的抽取气体，使一定体积的气体被隔离到泵里面的空间内，再排出去，这样容器里的气体会越来越稀薄，这样随着容器内气体越来越少，泵的抽气效率也会越来越低，到最终各个密封部分（包括容器和泵本身）的漏气速率和抽气速率一样，真空就不再提升。

1、分类 a类，机械泵：油封机械泵（单级），油封机械泵（双级），分子泵，罗茨泵；

b类，蒸汽喷射泵：水银扩散泵，油扩散泵，油喷射泵；c类，干式泵：溅射离子泵，钛升华泵，吸附泵，冷凝泵，冷凝吸附泵。

2、各自结构，a机械泵就是通过机械原理抽气而抽真空的，一般都有定子，转子，和旋片，阀门等组成。机械泵一般抽真空度较低，油封机械泵抽到10（-2）次方就不能往下抽了，但罗茨泵和分子泵由于其巧妙的设计，可以抽到10（-4）甚至更高。b蒸汽喷射泵就是利用加热气化使高速喷出的蒸汽的动量携带气体分子出来，从而抽真空的，蒸汽喷射泵因为是由蒸汽携带气体出来的，一般都会有蒸汽污染。注：蒸汽携带气体出来之后蒸汽会冷凝回流，再蒸发，再携带，依次循环。蒸汽喷射泵抽的真空度比一般机械泵高，但是也高不了多少，主要是会有污染。

c干式泵，每种的原理结构都大不同，优点就是无污染，抽的真空度高，能抽高真空，最高可以达到10（-12）的极限真空，缺点是技术要求太高了，而且抽到10（-12）一般来说连续抽个几个月才能达到，时间好长哦。我用冷凝泵抽到10（-4）都得四五个小时哦，而且干式泵无法从大气压直接抽到高真空，得用前两种泵抽到一定真空度后，干式泵才能开始工作，继续抽到更高真空。

旋片式真空泵：定义泵内偏心安装的转子与定子固定面相切，两个（或以上）旋片在转子槽内滑动（通常为径向）并与定子内壁相接触，将泵腔分为几个可变容积的一种旋转变容积真空泵。通常，旋片与泵腔之间的间隙用油来作为密封，所以旋片真空泵一般是油封式机械真空泵。

一、旋片式真空泵结构：

旋片式真空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。

旋片式真空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。旋片式真空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。

旋片式真空泵原理图：

旋片泵的旋片把转子、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。

旋转式真空泵工作原理：

1、液环真空泵工作原理：

液环真空泵常用的有水环真空泵和纳西泵。它主要用于抽吸气体，特别在抽吸腐蚀性气体时更为常用。

在泵体中装在适量的水作为工作液。当叶轮顺时针方向旋转时，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壳相切，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）。此时叶轮轮壳与水环这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。如果以叶轮的下部零度为起点，那么叶轮在旋转前180度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，气体更被排出泵外。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。

纳西泵的作用原理和水环真空泵一样，但是由于叶轮是在椭圆型壳体中旋转，在长轴方向的液环与叶轴间形成两个月牙形空间，叶轮旋转时就反复靠近和离开液环，空间也就反复缩小和扩大。这样，就可不断地将液体压出和吸入。

2、滑阀真空泵工作原理：

另一种典形的旋转真空泵为滑阀真空泵，泵壳内装一偏心的转子。转子上有若干槽，槽内有可以滑动的滑片。转子转地槽内的滑片向四周伸出，不与泵壳接触。气体于滑片与泵壳所包围的空间扩大的一侧吸入，于二者所包围的空间缩小的它侧排出。滑片真空泵所产生的低压可达0、06Pa。相比旋片真空泵运行更加稳定，耐用性更强。

3、喷射式真空泵工作原理：

喷射泵是利用流动时的动能与静压能相互转化的原理来吸送流体的，工作液体可以是蒸汽，也可以是液体。

喷射泵由工作喷嘴和扩压器及混合室相连而组成。工作喷嘴和扩压器这两个部件组成了一条断面变化的特殊气流管道。工作蒸气在高压下以很高的速度从喷嘴喷出，在喷射过程中，气流通过喷嘴可将静压能转变为动能。工作蒸汽压强和泵的出口压强之间的压力差，使工作蒸汽在管道中流动。

在这个特殊管道中，蒸汽经过喷嘴的出口到扩压器入口之间的这个区域（混合室），由于蒸汽流处于高速而出现一个负压区。此处的负压要比工作蒸汽压强和泵出口处所能承受的最大压强（反压强）低很多。此时，被抽气体吸进混合室，工作蒸汽和被抽气体相互混合并进行能量交换，把工作蒸汽静压能转变来的动能传给被抽气体，混合气流在扩压器扩张某而产生正激波，波后的混合气流速度降为亚音速，混合气流的压力上升。亚音速的气流在扩压器的渐扩流动时是降速增压的。混合气流在扩压器出口处，压力增加，速度下降，而后从压出口排出。故喷射泵也是一台气体压缩机。