水环式真空泵、水喷射真空泵等以液体作为工作液的真空泵,其工作液温度对真空度有决定性影响。很多用户在使用中发现真空泵抽气量不足、真空度达不到要求,往往是工作液温度过高导致的。本文详细分析工作液温度对真空度的影响机理、定量关系和控制措施。
一、工作液温度影响真空度的机理
1. 饱和蒸汽压的影响: - 液体的饱和蒸汽压随温度升高而增大 - 真空泵的极限真空受工作液饱和蒸汽压限制 - 当泵内压力降低到工作液的饱和蒸汽压时,工作液开始汽化 - 汽化产生的蒸汽占据泵内空间,阻碍气体抽除 - 极限真空度不可能低于工作液的饱和蒸汽压
2. 水的饱和蒸汽压与温度的关系:
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温度(℃) |
饱和蒸汽压(kPa) |
对应真空度(MPa) |
|
0 |
0.61 |
-0.0994 |
|
10 |
1.23 |
-0.0988 |
|
20 |
2.34 |
-0.0977 |
|
30 |
4.24 |
-0.0958 |
|
40 |
7.38 |
-0.0926 |
|
50 |
12.34 |
-0.0877 |
|
60 |
19.92 |
-0.0801 |
|
70 |
31.16 |
-0.0688 |
|
80 |
47.34 |
-0.0527 |
从上表可以看出,水温从20℃升高到40℃,饱和蒸汽压从2.34kPa增大到7.38kPa,增大了3倍多,极限真空度明显下降。
3. 抽气量的影响: - 工作液温度升高,汽化量增大 - 泵内有效空间被蒸汽占据 - 实际抽除的气体量减少 - 一般水温每升高10℃,抽气量下降10%-20%
4. 水环稳定性的影响: - 水温过高,水环容易汽化 - 水环不稳定,振动噪音增大 - 泵的效率下降
二、工作液温度过高的原因
1. 压缩热: - 气体被压缩时产生热量 - 热量被工作液吸收,导致水温升高 - 连续运行时水温逐渐升高
2. 冷却不足: - 工作液冷却器面积不足 - 冷却水温度高或流量小 - 冷却器结垢,换热效率下降
3. 循环使用: - 工作液闭式循环,热量不断累积 - 没有及时更换或补充低温水
4. 环境温度高: - 夏季环境温度高 - 泵房通风不良 - 泵体散热不良
5. 入口气体温度高: - 被抽气体温度高 - 热量传递给工作液
三、工作液温度的控制措施
1. 安装冷却器: - 工作液循环系统安装冷却器 - 冷却器面积根据热负荷计算 - 冷却水温度应低于工作液温度10℃以上 - 定期清洗冷却器,防止结垢
2. 控制补水温度: - 补充水温度应尽量低 - 采用深井水或冷冻水 - 补水管路避免日晒
3. 增大工作液流量: - 适当增大工作液供水量 - 更多的工作液可以吸收更多热量 - 但流量过大增加能耗
4. 改善通风: - 泵房保持良好通风 - 避免阳光直射泵体 - 高温季节可加装通风设备
5. 定期更换工作液: - 闭式循环系统定期更换工作液 - 排放高温水,补充低温水 - 一般每班或每天更换一次
6. 安装温度监控: - 在工作液管路安装温度计 - 监控工作液温度变化 - 温度超过设定值时报警或自动补水
四、不同温度下的性能修正
真空泵样本上的性能参数一般是在工作液温度15℃或20℃下测定的。实际使用时温度不同,需要进行修正:
1. 极限真空修正: - 实际极限真空 = 大气压 - 工作液温度下的饱和蒸汽压 - 例如:大气压101.3kPa,水温30℃时饱和蒸汽压4.24kPa - 极限真空 = 101.3 - 4.24 = 97.06kPa,即-0.097MPa
2. 抽气量修正: - 实际抽气量 = 额定抽气量 × 温度修正系数 - 水温20℃时修正系数为1.0 - 水温30℃时修正系数约0.85-0.9 - 水温40℃时修正系数约0.7-0.8 - 具体系数参考泵厂提供的修正曲线
3. 功率修正: - 水温升高,汽化增加,轴功率略有变化 - 一般变化不大,可忽略
五、常见问题及处理
1. 真空度达不到要求: - 检查工作液温度是否过高 - 测量水温,与饱和蒸汽压对比 - 降低水温后再次测试
2. 抽气量不足: - 检查工作液温度和流量 - 清洗冷却器,增大冷却水量 - 降低补水温度
3. 泵体振动噪音大: - 可能是水温过高导致水环汽化 - 降低水温,检查水环稳定性
4. 工作液消耗大: - 水温高,汽化量大,工作液随排气流失 - 降低水温,减少汽化
六、其他工作液的温度影响
除水以外,其他工作液也有类似规律:
1. 油环真空泵: - 油的饱和蒸汽压低,可获得更高真空度 - 但油温过高会导致油变质 - 一般油温不超过60℃
2. 溶剂回收真空泵: - 工作液为有机溶剂 - 温度对饱和蒸汽压影响更大 - 必须严格控制温度
工作液温度是影响液环式真空泵性能的关键因素。控制工作液温度在合理范围内(一般15-25℃),是保证真空泵达到额定性能的必要条件。用户应重视工作液温度的监控和控制,定期维护冷却系统,确保真空泵高效稳定运行。 |