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春達(dá)羅茨泵的使用技巧
春達(dá)羅茨泵的使用技巧
羅茨泵－水環(huán)泵機(jī)組廣泛地用于化工、食品升華干燥、高空模擬試驗(yàn)等的抽真空系統(tǒng)中。這類聯(lián)合機(jī)組，大致有以下幾種類型。
機(jī)組中水環(huán)泵的作用是造成羅茨泵所需的預(yù)備真空，因此要求該水環(huán)泵的大允許排氣壓力，即是說，一方面要盡量提高水環(huán)泵的限真空，另一方面，也要設(shè)法提高羅茨泵的大允許排氣壓力。
一般情況，單水環(huán)泵限真空度不高，而目前我國生產(chǎn)的羅茨泵要求的預(yù)真空又較高，故實(shí)際上不用單水環(huán)泵作為羅茨泵的前泵，而用能提高限真空度的雙水環(huán)泵作為前泵使用，采用雙水環(huán)泵，還可以提高機(jī)組的限真空度。
一臺(tái)羅茨泵的限真空度是較低的，特別是當(dāng)它與水環(huán)泵組合運(yùn)行時(shí)，使用范圍受到限制，整個(gè)機(jī)組的限真空度可能更低，但若用兩臺(tái)羅茨泵串聯(lián)再與水環(huán)泵組合，就能大大提高機(jī)組的限真空度。
故在這種類型里通常見到的是兩臺(tái)羅茨泵串聯(lián)后再用雙水環(huán)泵作前泵組成機(jī)組。
即使采用雙水環(huán)泵，限真空度的提高也只是在一定的范圍之內(nèi)，這是因?yàn)槭艿剿娘柡驼羝麎旱南拗啤Ｋh(huán)泵的理論限壓力就是水的飽和蒸汽壓。如果考慮氣體返流等因素的影響，實(shí)際上水環(huán)泵的限壓力顯著比該水溫上的飽和蒸汽壓力為高。為了提高前泵的限真空度，還可以使水環(huán)泵與大氣泵組合使用。
這樣，串聯(lián)一大氣泵后的限真空度可達(dá)20~30torr,如果水環(huán)泵與二大氣泵組合，則限真空可達(dá)2~10torr。
要求處理大量水蒸汽的真空系統(tǒng)中，使用水環(huán)泵是較合適的，但由于其限真空度不高，致使整個(gè)機(jī)組的限真空度較低。雖然在要求真空度較高的抽真空系統(tǒng)中，需要限真空較高的機(jī)械真空泵作為前泵使用。但由于水環(huán)泵的耗電量大，效率很低，噪聲高，在需要長時(shí)間的真空干燥系統(tǒng)中，用水環(huán)泵作為羅茨泵前泵很不經(jīng)濟(jì)。
在上述情況下，可將氣鎮(zhèn)機(jī)械真空泵與水環(huán)泵并聯(lián)，作為羅茨泵的前泵。真空干燥時(shí)，先用水環(huán)泵進(jìn)行預(yù)抽，直至水蒸汽大量減少時(shí)，再開動(dòng)氣鎮(zhèn)機(jī)械真空泵，切斷水環(huán)泵。如需要較長時(shí)間才能完成干燥的場合，所需冷卻水和功率都較少.
（1）機(jī)組前裝冷凝器
為了盡量使機(jī)組的體積小些，可設(shè)法使待抽的蒸汽在進(jìn)入泵機(jī)組之前冷凝，這樣剩下來的就是非可凝性氣體和微量殘余蒸汽。氣體降溫后在相同壓力下體積也減小。所以冷凝后所需抽氣量減小，相應(yīng)地泵也可以選得小一些。
采用哪種方式較經(jīng)濟(jì)？應(yīng)視其具體情況而定，舉例說明如下：
冷凝蒸汽有兩種方式：一種是安裝一臺(tái)冷卻裝置，另一種是在機(jī)組的高壓中裝一臺(tái)冷凝器，以便能用普通的水冷卻。
其系統(tǒng)需要每小時(shí)抽除50kg的水蒸汽量，在吸入壓力為1torr時(shí)的容積流量為50000m3/h。
（2）要抽吸上述的水蒸汽量，需要三個(gè)羅茨泵串聯(lián)，并用一臺(tái)水環(huán)泵作前組成的機(jī)組，該機(jī)組的總功率90kw。
（3）為了使蒸汽在到達(dá)真空泵之前冷凝，就要在位于a處裝一個(gè)冷凝器和一個(gè)功率為30000kcal/h的冷卻裝置，如圖4所示。在1torr的吸入壓力下，水蒸汽的冷凝溫度均為-19℃，為了能保證連續(xù)工作，應(yīng)取冷凝裝置的冷凝溫度為-25℃，且并聯(lián)安裝2臺(tái)冷凝器。根據(jù)非冷凝氣體的組成部分計(jì)算得，真空泵的抽氣量就可以降低到1000~2000m3/h，總機(jī)組（包括冷凝器的消耗功率）的功率同樣是90kw。
通過上述三組方式的比較可知，三種方案好，可減少15kw的動(dòng)力消耗。
綜上所述，水蒸汽冷卻后只剩下非可凝性氣體。在壓力很低時(shí)，水蒸汽的比容相當(dāng)大，這些可凝性蒸汽冷凝后，泵所需要的抽氣量顯然就大為降低了。另外，不論蒸汽是否冷凝，在同樣壓力下只要?dú)怏w溫度降低，其容積流量就會(huì)減少。例如化工流程中200~300℃溫度的氣體并不少見。若從300℃冷卻到50℃之后，干燥空氣的容積減少45左右，這樣就可以選擇較小容量的抽氣真空泵機(jī)組裝置。
四、機(jī)組的操作順序：
（1）機(jī)組中無旁通閥時(shí)，應(yīng)先開動(dòng)水環(huán)泵，被抽系統(tǒng)中的氣體由羅茨泵（氣體推動(dòng)羅茨泵轉(zhuǎn)子自行轉(zhuǎn)動(dòng)，如同流量計(jì)一般）進(jìn)入水環(huán)泵后再排至大氣，待水環(huán)泵的吸入壓力（如串聯(lián)有大氣泵，則為大氣泵的吸入壓力）達(dá)到羅茨泵的起初規(guī)定值時(shí)（即允許排氣壓力），始啟動(dòng)羅茨泵，機(jī)組正式運(yùn)轉(zhuǎn)，開始工作。
（2）機(jī)組中有旁通閥時(shí)，如圖5所示，先啟動(dòng)水環(huán)泵，接著開動(dòng)羅茨泵，此時(shí)，羅茨泵進(jìn)排氣壓差較大，旁通閥自動(dòng)開啟，被抽容器中的氣體一部分經(jīng)過旁通閥進(jìn)入水環(huán)泵，另一部分在羅茨泵的作用下通過該泵也進(jìn)入水環(huán)泵，顯然抽氣速率增加，這樣很快達(dá)到羅茨泵的預(yù)真空，進(jìn)排氣壓差較小，閥門自動(dòng)關(guān)閉（或人工關(guān)閉），機(jī)組正式工作。這種方法能大大縮短預(yù)抽時(shí)間，但設(shè)備較復(fù)雜。
機(jī)組的性能與羅茨泵的性能密切相關(guān)，而羅茨泵的性能又隨前泵的不同而有所不同。
受到出口壓力與進(jìn)口壓力之比的影響，亦即若增加前泵的抽氣速率，那么羅茨泵的抽氣速率也會(huì)增大。
時(shí)，其機(jī)組的性能曲線有本質(zhì)的差異。由此可見，前泵對(duì)機(jī)組性能有相當(dāng)大的影響。
（4）水環(huán)泵的選擇
所謂水環(huán)泵就是用水作為液環(huán)的液環(huán)泵，用水作液環(huán)有很多優(yōu)點(diǎn)，如價(jià)廉、易得、不會(huì)污染環(huán)境等。但也有一個(gè)很大缺點(diǎn)，由于水的飽和蒸汽壓高，使得水環(huán)泵的吸入壓力也高。這時(shí)如改用飽和蒸汽壓低的液體作為液環(huán)，則可提高泵的限真空度。如果某機(jī)組中羅茨泵大允許的排氣壓力為10torr，則用水作液環(huán)時(shí)還須加大氣泵才能作為該羅茨泵的前泵，若改用礦物油作液環(huán)則不加大氣泵即可作為前泵，這樣可以簡化裝置。
（5）機(jī)組性能與羅茨泵允許排出壓力
機(jī)組的性能在很大程度上取決于羅茨泵的允許排出壓力。這種允許值越低，水環(huán)泵作為前泵的可能性就越小。如果羅茨泵這種允許值為1~10torr，而不論單、多的水環(huán)泵限壓力大大高于這個(gè)數(shù)值，因此就不可能單獨(dú)與這種羅茨泵組合使用，而需要加二大氣泵。如果羅茨泵排出壓力允許值在100torr以上，則前的水環(huán)泵也可以作為羅茨泵的前泵的前泵，這就大大地?cái)U(kuò)充了前泵的應(yīng)用范圍。
五、在干燥這一工序中所應(yīng)用的羅茨泵－水環(huán)泵機(jī)組的抽真空系統(tǒng)裝置。機(jī)組中各泵的技術(shù)參數(shù)如下
（1）真空閥關(guān)閉真空閥，機(jī)組停止運(yùn)行，可保持干燥系統(tǒng)一定的真空度。
（2）自動(dòng)氣動(dòng)閥為防止機(jī)組突然停車時(shí)水環(huán)泵系統(tǒng)中的水向羅茨泵及真空干燥系統(tǒng)中倒灌。
（3）壓差閥機(jī)組開始運(yùn)行時(shí)，先啟動(dòng)水環(huán)泵，在壓差閥兩端逐漸產(chǎn)生壓差，達(dá)到一定值時(shí)，閥自動(dòng)開啟，使系統(tǒng)中大部分氣體經(jīng)此閥流進(jìn)水環(huán)泵。當(dāng)大氣逐漸通過大氣泵流進(jìn)水環(huán)泵，壓差閥兩端壓力又逐漸減小，以致關(guān)閥，于是大氣泵隨即開始正常工作，壓差閥的作用是為了縮短大氣泵正常工作前的預(yù)抽時(shí)間。
（4）水位計(jì)起止逆閥的作用，防止水環(huán)泵的水倒流。操作順序如下：先開動(dòng)水環(huán)泵，系統(tǒng)中氣體徑由羅茨泵（此時(shí)推動(dòng)羅茨泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)）進(jìn)入水環(huán)泵而由汽水分離器排向大氣。當(dāng)抽到壓力為50torr時(shí)啟動(dòng)羅茨泵2，當(dāng)壓力到20torr時(shí)再啟動(dòng)羅茨泵1，后系統(tǒng)壓力可達(dá)到0.088torr，一般情況下可維持在1torr以下。
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