Bagaimana cara kerja pompa difusi?
Pompa difusi pada dasarnya terdiri dari (lihat Gbr. 2,44) dari badan pompa (3) dengan dinding yang didinginkan (4) dan sistem nozel tiga, empat, atau lima tahap (A - D). Minyak yang berfungsi sebagai cairan pompa berada di dalam boiler (2) dan menguap dari sini dengan pemanasan listrik (1). Uap cairan pompa mengalir melalui tabung riser dan keluar dengan kecepatan supersonik dari nozel berbentuk cincin (A - D). Setelah itu, jet yang terbentuk akan melebar seperti payung dan mencapai dinding tempat terjadinya kondensasi cairan pompa. Kondensat cair mengalir ke bawah sebagai lapisan tipis di sepanjang dinding dan kembali ke boiler. Karena penyebaran jet ini, densitas uap relatif rendah. Difusi udara atau gas (atau uap) yang dipadatkan ke dalam jet sangat cepat sehingga meskipun kecepatannya tinggi, jet menjadi hampir sepenuhnya jenuh dengan media yang dipadatkan. Oleh karena itu, pompa difusi pada kisaran tekanan yang luas memiliki kecepatan pemompaan yang tinggi. Ini hampir konstan di seluruh area kerja pompa difusi (≤ 10 -3 mbar) karena udara pada tekanan rendah ini tidak dapat memengaruhi jet, sehingga jalurnya tetap tidak terganggu. Pada tekanan inlet yang lebih tinggi, jalur jet akan berubah. Akibatnya, kecepatan pemompaan menurun hingga, pada sekitar 10 -1 mbar, menjadi sangat kecil.
Gambar 2,44 Mode pengoperasian pompa difusi.
- Pemanas
- Boiler
- Rumah pompa
- Koil pendingin
- Flensa vakum tinggi
- Molekul gas
- Jet uap
- Sambungan vakum cadangan
- Nozel A, B, C, D
Tekanan vakum awal juga memengaruhi jet uap dan menjadi merugikan jika nilainya melebihi batas kritis tertentu. Batas ini disebut tekanan cadangan maksimum atau tekanan awal kritis. Kapasitas pompa cadangan yang dipilih harus sedemikian rupa sehingga jumlah gas yang dibuang dari pompa difusi dipompa keluar tanpa membangun tekanan cadangan yang mendekati atau bahkan melebihi tekanan cadangan maksimum.
Tekanan tertinggi yang dapat dicapai tergantung pada konstruksi pompa, tekanan uap cairan pompa yang digunakan, kondensasi maksimum cairan pompa, dan kebersihan bejana. Selain itu, aliran balik cairan pompa ke dalam bejana harus dikurangi sejauh mungkin dengan baffle atau perangkap dingin yang sesuai.
Degassing oli pompa - mencegah kontaminasi
Pada pompa difusi oli, cairan pompa harus didegasifikasi sebelum dikembalikan ke boiler. Saat oli pompa dipanaskan, produk dekomposisi dapat muncul di dalam pompa. Kontaminasi dari bejana dapat masuk ke dalam pompa atau terkandung di dalam pompa. Komponen cairan pompa ini dapat secara signifikan memperburuk tekanan akhir yang dapat dicapai oleh pompa difusi, jika tidak dijauhkan dari bejana. Oleh karena itu, cairan pompa harus bebas dari ketidakmurnian ini dan dari gas yang diserap.
Ini adalah fungsi bagian degassing, di mana minyak yang bersirkulasi melewati sesaat sebelum masuk kembali ke boiler. Di bagian degassing, impuritas yang paling mudah menguap keluar. Degassing diperoleh dengan distribusi suhu yang dikontrol dengan cermat di dalam pompa. Cairan pompa yang terkondensasi, yang mengalir ke dinding yang didinginkan sebagai lapisan tipis, dinaikkan ke suhu sekitar 266°F (130°C) di bawah tahap difusi terendah, untuk memungkinkan komponen yang mudah menguap menguap dan dibuang oleh pompa pendukung. Oleh karena itu, cairan pompa yang menguap kembali hanya terdiri dari komponen oli pompa yang kurang mudah menguap.
Kecepatan pemompaan pompa difusi
Magnitudo kecepatan pemompaan spesifik S dari pompa difusi - yaitu, kecepatan pemompaan per satuan area permukaan saluran masuk aktual - bergantung pada beberapa parameter, termasuk posisi dan dimensi tahap vakum tinggi, kecepatan uap cairan pompa, dan kecepatan molekul rata-rata c- dari gas yang dipadatkan (lihat persamaan 1,17). Dengan bantuan teori kinetik gas, kecepatan pemompaan spesifik maksimum yang dapat dicapai pada suhu ruang pada udara pemompaan dihitung hingga S maksimal = 11,6 l · s -1 · cm -2. Ini adalah konduktivitas aliran spesifik (molekuler) dari area aspirasi pompa, mirip dengan bukaan area permukaan yang sama (lihat persamaan 1,30). Secara umum, pompa difusi memiliki kecepatan pemompaan yang lebih tinggi untuk gas yang lebih ringan dibandingkan dengan gas yang lebih ringan.
(1,17)
(1,30)
Untuk mengkarakterisasi efektivitas pompa difusi, yang disebut faktor HO ditentukan. Ini adalah rasio kecepatan pemompaan spesifik yang sebenarnya diperoleh terhadap kecepatan pemompaan spesifik maksimum yang mungkin secara teoritis. Dalam kasus pompa difusi dari Leybold, nilai optimal diperoleh (0,3 untuk pompa terkecil dan hingga 0,55 untuk pompa yang lebih besar).
Pompa difusi oli yang dibuat oleh Leybold
Berbagai pompa difusi oli yang diproduksi oleh Leybold berbeda dalam fitur desain berikut (lihat Gbr. 2,45).
Gambar 2,45 Diagram yang menunjukkan prinsip desain Pompa Diffusion.
- Flensa sambungan vakum awal
- Cincin pusat dengan baffle vakum awal
- Rakitan nozel
- Saluran pendingin
- Flensa sambungan vakum tinggi
- Baffle tutup dingin
- Rumah pompa
- Kotak sambungan listrik
- Panel lembaran logam untuk pemanas
Seri DIP
Pada pompa-pompa ini, proses evaporasi cairan pompa yang pada dasarnya bebas dari ledakan dicapai dengan desain pemanas yang luar biasa yang menghasilkan kecepatan pemompaan yang sangat konstan seiring waktu. Pemanas adalah tipe internal dan terdiri dari kartrid pemanas yang dimasukkan ke dalamnya tabung dengan panel konduktivitas termal yang disolder. Tabung yang terbuat dari baja antikarat dilas secara horizontal ke dalam badan pompa dan terletak di atas tingkat oli. Panel konduktivitas termal yang terbuat dari tembaga hanya terendam sebagian dalam cairan pompa. Bagian-bagian panel konduktivitas termal tersebut dinilai sedemikian rupa sehingga cairan pompa dapat menguap secara intensif tetapi tanpa penundaan mendidih. Bagian-bagian panel konduktivitas termal di atas tingkat oli memasok energi tambahan ke uap. Karena desain khusus sistem pemanas, kartrid pemanas juga dapat diganti saat pompa masih panas.
Pompa DIP dilengkapi dengan tumpukan jet dalam desain nozel empat tahap dan cocok untuk pemompaan dalam kisaran tekanan 10 -2 hingga 10 -8 mbar.
Seri DIJ
Seri DIJ dilengkapi desain yang lebih ditingkatkan untuk aplikasi, di mana kecepatan pemompaan yang tinggi dikombinasikan dengan throughput gas yang tinggi dalam kisaran tekanan 5x10 -1 hingga 10 -7 mbar diperlukan. Desain pemanas dengan panel konduktivitas diambil dari seri DIP, tetapi lebih ditingkatkan. Alih-alih desain tabung, di mana kartrid pemanas diperkenalkan dalam tabung baja antikarat, desain flensa disediakan dengan pompa DIJ. Kartrid pemanas dipasang dengan aman dan kedap kebocoran di dalam bejana pemanas dan direndam langsung dalam cairan pompa. Desain ini memberikan pemanasan cairan pompa yang lebih baik serta kemudahan pemeliharaan. Tumpukan jet mencakup tahap ejektor tambahan, yang menghasilkan stabilitas tekanan vakum awal yang lebih tinggi dan peningkatan hasil gas. Karena prinsip pompa Diffusion didasarkan pada minyak pemanas, pompa ini menangani satu masalah utama. Sekitar 80% energi yang dibawa ke pompa akan dilepaskan ke lingkungan. Seri DIJ dilengkapi dengan jaket insulasi di sekitar bejana pemanas, yang mengisolasinya dari lingkungan sekitar dan meningkatkan waktu pemanasan dan konsumsi energi.
Check out the video below to see a pumping animation of an oil diffusion pump in action
Cairan pompa
Oli apa yang digunakan dalam pompa difusi?
Cairan pompa yang cocok untuk pompa difusi oli adalah oli mineral dan oli silikon. Oli tersebut memiliki tuntutan yang sangat tinggi dan hanya dapat dipenuhi oleh cairan khusus. Sifatnya, seperti tekanan uap, ketahanan termal dan kimia, terutama terhadap udara, menentukan pilihan oli yang akan digunakan dalam jenis pompa tertentu atau untuk mencapai vakum tertinggi tertentu. Tekanan uap oli yang digunakan dalam pompa uap lebih rendah daripada tekanan uap merkuri. Cairan pompa organik lebih sensitif dalam pengoperasian daripada merkuri, karena oli dapat terurai dengan masuknya udara dalam jangka panjang. Namun, oli silikon tahan terhadap masuknya udara yang sering dan tahan lama ke dalam pompa yang beroperasi.
Minyak mineral umum yang ditawarkan Leybold untuk Pompa Diffusion adalah LVO500. Minyak mineral ini memiliki fraksi produk dasar berkualitas tinggi (lihat katalog kami) yang disuling dengan perhatian khusus. LVO 500 adalah oli pompa difusi standar kami untuk aplikasi dalam vakum tinggi dengan stabilitas termal yang baik.
Untuk kinerja optimal, Leybold menawarkan LVO521 (lihat katalog kami), larutan oli silikon murni tinggi yang mengandung silikon khusus untuk membantu Anda mendapatkan kinerja terbaik dari pompa Anda dalam aplikasi vakum tinggi dan ultra-tinggi. Produk ini memiliki stabilitas termal yang tinggi dan sangat tahan terhadap oksidasi dan dekomposisi.
Untuk pompa jet uap oli, Leybold menawarkan LVO540 (lihat katalog kami), oli hidrokarbon khusus. Produk ini memiliki masa pakai oli yang diperpanjang dan stabilitas suhu yang ditingkatkan, sangat tahan terhadap termal dan kimia, serta unggul melalui tingkat ketahanan oksidasi yang tinggi. Produk ini menghadirkan kecepatan pemompaan yang sangat tinggi dari pompa jet uap dalam kisaran vakum sedang.
Pompa difusi pendingin
Daya pemanas yang terus-menerus dipasok untuk menguap cairan pompa dalam pompa penggerak cairan harus dibuang dengan pendinginan yang efisien. Energi yang dibutuhkan untuk memompa gas dan uap minimal. Dinding luar casing pompa difusi didinginkan, umumnya dengan air. Namun, pompa difusi oli yang lebih kecil juga dapat didinginkan dengan aliran udara karena suhu dinding yang rendah tidak begitu menentukan efisiensi seperti pada pompa difusi merkuri. Pompa difusi oli dapat beroperasi dengan baik pada suhu dinding 86°F (30°C), sedangkan dinding pompa difusi merkuri harus didinginkan hingga 59°F (15°C). Untuk melindungi pompa dari bahaya kegagalan air pendingin - sejauh koil air pendingin tidak dikontrol oleh saklar pelindung yang dioperasikan secara termal - monitor sirkulasi air harus dipasang di sirkuit air pendingin; oleh karena itu, penguapan cairan pompa dari dinding pompa dihindari.
Dapatkah merkuri digunakan dalam pompa difusi?
Merkuri dapat digunakan sebagai cairan pompa. Ini adalah elemen kimia yang selama penguapan tidak terurai atau teroksidasi kuat saat udara masuk. Namun, pada suhu ruangan, tekanan uapnya relatif tinggi, yakni 10-3 mbar. Jika total tekanan tertinggi yang lebih rendah harus dicapai, perangkap dingin dengan nitrogen cair diperlukan. Dengan bantuannya, total tekanan tertinggi 10-10 mbar dapat diperoleh dengan pompa difusi merkuri. Karena merkuri bersifat beracun, seperti yang telah disebutkan sebelumnya, dan karena merkuri berbahaya bagi lingkungan, saat ini merkuri hampir tidak pernah digunakan sebagai cairan pompa.
Dasar-dasar Teknologi Vakum
Unduh eBook "Dasar-Dasar Teknologi Vakum" kami untuk menemukan dasar-dasar dan proses pompa vakum.
Referensi
- Simbol vakum
- Glosarium perangkat
- Referensi dan sumber
Simbol vakum
Simbol vakum
Glosarium simbol yang umum digunakan dalam diagram teknologi vakum sebagai representasi visual jenis pompa dan komponen dalam sistem pemompaan
Glosarium perangkat
Glosarium perangkat
Gambaran umum tentang unit pengukuran yang digunakan dalam teknologi vakum dan apa arti simbolnya, serta setara modern dari unit historis
Referensi dan sumber
Referensi dan sumber
Referensi, sumber, dan bacaan lebih lanjut terkait pengetahuan dasar tentang teknologi vakum
Simbol vakum
Glosarium simbol yang umum digunakan dalam diagram teknologi vakum sebagai representasi visual jenis pompa dan komponen dalam sistem pemompaan
Glosarium perangkat
Gambaran umum tentang unit pengukuran yang digunakan dalam teknologi vakum dan apa arti simbolnya, serta setara modern dari unit historis
Referensi dan sumber
Referensi, sumber, dan bacaan lebih lanjut terkait pengetahuan dasar tentang teknologi vakum
