蒸汽噴射真空泵技術性能和影響因素分析
1、前言
蒸汽噴射真空泵[1] [2]抽氣量大、工作范圍寬、結構簡單、沒有相對運動的部件, 是一種用途廣泛的真空獲得設備, 應用于除氣、脫色、干燥、脫臭、蒸餾、制冷及輸送等方面。特別是其對吸入氣體無選擇性, 在食品生產、石油化工、油脂加工、聚酯生產、含有機溶劑的物料濃縮等場合, 與機械真空泵( 油泵) 相比顯示出卓越的優點。筆者將其用于一種含有機溶劑的物料真空濃縮, 取得了非常滿意的效果。但在應用方面的技術要求資料甚少, 本文在介紹蒸汽噴射真空泵的技術性能的基礎上, 結合多年應用實踐, 對蒸汽噴射真空泵的影響因素進行較全面的分析,并對其安裝調試作一些探討, 為其廣泛應用提供參考。
2、蒸汽噴射真空泵的技術性能
蒸汽噴射真空泵是利用流體流動時的靜壓能與動能相互轉換的氣體動力學原理來形成真空。具有一定壓力的水蒸汽通過拉瓦爾噴嘴喉徑時達到聲速, 到噴嘴的擴散部時,靜壓能全部轉化為動能, 達到超聲速, 同時噴嘴出口處形成真空, 被抽氣體在壓差的作用下, 被抽入吸入室, 和蒸汽一邊混合一邊進入文丘里管, 然后以亞聲速從文丘里的擴散管排出, 同時混合的氣體速度逐漸降低, 壓力隨之升高, 而后從排出口排出。如果將幾個噴射泵串聯起來使用,泵與泵中間加入冷凝器使蒸汽冷凝, 便可得到更高的真空度。一般工作真空度與級數的關系如下:
整臺蒸汽噴射真空泵由若干級泵體與冷凝器兩大部份組成。各級泵體均由噴嘴、吸入室及擴壓器組成, 噴嘴可以是單只, 也可以是多只, 多只總成制造時同心要求較高, 但效率高。噴一般采用不銹鋼材料, 吸入室和擴壓器等其它部件可采用不銹鋼、鑄鐵及碳鋼等材料。
3、蒸汽噴射真空泵的合理選用
蒸汽噴射真空泵以水蒸汽和冷卻水為動力, 一般說來水蒸汽壓力高, 冷卻水溫度低, 經濟效果好, 同時根據被抽介質的組成不同( 全部是不凝性氣體或部分含有可凝性成份) , 其設計也有所不同。
衡量蒸汽噴射真空泵的技術性能有兩個指標: 真空度和抽氣量。一般來說, 蒸汽噴射真空泵的抽氣量與真空度成反比關系, 即抽氣量增加, 真空度下降, 抽氣量減少,真空度上升。在工作段內曲線變化緩慢, 當抽氣量超過過載點時, 曲線就突然上升, 當抽氣量增到某一定值時, 真空度就會被完全破壞。所以, 蒸汽噴射真空泵要求在工作段內使用。為此, 在選型時一定要先進行工藝流程、技術參數的論證和驗算, 然后再根據所得數據確定蒸汽噴射真空泵的規格和型號。
4、影響真空泵能力的主要因素研究[3]
( 1) 對工作蒸汽及其干度的研究
蒸汽壓力偏低及壓力波動均對真空泵的能力有較大影響, 因此蒸汽壓力不應低于要求的工作壓力, 但所用真空泵結構設計已定型, 過多提高蒸汽壓力并不會增加抽氣量及真空度。另外, 要確保鍋爐供給的蒸汽壓力穩定, 最好用一臺鍋爐專門給蒸汽噴射泵提供工作蒸汽, 這樣蒸汽壓力就不會出現波動, 真空泵性能穩定。
蒸汽的干度對真空泵的性能也有較大影響, 其中含水會引起真空波動, 含水過多甚至會抽不起真空, 通常的作法是在汽包前加裝汽水分離器以獲得干度較高的工作蒸汽, 同時對蒸汽管路進行有效保溫。為取得最佳的工作效益, 為噴射真空泵提供的工作蒸汽應為過熱5℃～10℃的過熱蒸汽。特別是五級泵, 對蒸汽的品質要求非常高, 含微量水分都可能引起噴嘴的冰塞, 造成開第五級噴射器時真空度下降或沒有作用。
( 2) 對循環冷卻水要求的研究
冷卻水供量不足, 冷凝器及大氣都會發熱, 氣流聲音變大, 真空度迅速下降, 甚至蒸汽會返入抽氣管。對于列管間冷式冷凝器, 應保證供水壓力為0.2MPa, 供水量應比實際的用量稍微大一點, 這樣用水的波動會比較平穩。另外, 為避免供水量不穩定而引起真空波動, 最好采用單獨的循環水系統對真空泵的冷凝器進行供水。冷卻水溫太高, 真空泵能力會下降, 有時甚至抽不起真空, 一般不超過32℃。另外, 冷卻水溫越高, 耗用的蒸汽量越多。
冷卻水質對真空泵能力的影響也是一個不可忽視的因素, 如果水質差, 硬度高, 會造成冷凝器積垢甚至堵塞,嚴重影響熱交換性能, 使蒸汽難于冷凝, 從而影響真空度。所以應保證循環冷卻水為純凈的軟化水。
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