Pompa vakum apa yang dapat digunakan saat memproses uap?

Bagikan lewat

Saat uap harus dipompa, selain faktor tekanan kerja dan kecepatan pemompaan, faktor penentu ketiga ditambahkan, yaitu tekanan parsial uap - yang dapat bervariasi secara signifikan selama proses berlangsung. Faktor ini menentukan dalam menentukan pengaturan pompa yang akan dipasang. Dalam hal ini, kondensor merupakan tambahan yang sangat penting untuk pompa perpindahan putar. Kondensor memiliki kecepatan pemompaan yang sangat tinggi saat memompa uap. Halaman ini mencakup pemompaan uap air (kasus yang paling umum). Pertimbangan ini juga berlaku untuk uap non-agresif lainnya.

Memompa Uap Air

Uap air sering dihilangkan oleh pompa yang beroperasi dengan air atau uap sebagai cairan pompa, misalnya, pompa cincin air atau pompa ejektor uap. Namun, hal ini sangat tergantung pada keadaan, karena ekonomi pompa ejektor uap pada tekanan rendah umumnya jauh lebih rendah daripada pompa mekanis. Untuk memompa campuran uap - gas di mana bagian uap besar tetapi bagian udara kecil, uap dapat dipompa oleh kondensor dan gas permanen, dengan pompa mekanis yang relatif kecil yang beroperasi dengan ballast gas.
Sebagai perbandingan, set pompa yang terdiri dari pompa Roots, kondensor, dan pompa cadangan, yang dapat mengangkut 220lbs (100kg)/jam uap dan 39lbs (18kg)/jam udara pada tekanan masuk 50 mbar, memiliki kebutuhan daya 4 - 10 kW (tergantung pada jumlah udara yang terlibat). Pompa ejektor uap dengan kinerja yang sama membutuhkan sekitar 60 kW tanpa mengubah jumlah udara yang terlibat. Untuk memompa uap air, pompa balast gas dan kombinasi pompa balast gas, pompa Roots, dan kondensor sangat cocok.

Memompa uap air dengan pompa ballast gas

Rasio tekanan parsial uap pv terhadap tekanan parsial udara pp menentukan dalam evaluasi pengaturan pompa balast gas yang benar, seperti ditunjukkan sebelumnya oleh persamaan 2,2 dan 2.3. Oleh karena itu, jika toleransi uap air dari pompa balast gas diketahui, grafik dapat diperoleh yang jelas memberikan penggunaan pompa balast gas yang benar untuk memompa uap air (lihat Gbr. 2,73). Pompa rotary vane satu tahap besar umumnya memiliki suhu pengoperasian sekitar (60 hingga 80 °C) dan karenanya toleransi uap air sekitar 40-60 mbar. Nilai ini digunakan untuk menentukan berbagai wilayah pengoperasian pada Gambar 2.73. Selain itu, dianggap bahwa tekanan pada port outlet pembuangan pompa balast gas dapat meningkat hingga maksimal 1330 mbar hingga katup outlet pembuangan terbuka.

Gambar 2,73 Area aplikasi untuk pompa balast gas dan kondensor yang memompa uap air (ow/o GB = tanpa balast gas)

Wilayah A: Pompa rotary vane satu tahap tanpa inlet ballast gas.

Pada tekanan uap saturasi p_S419 mbar pada 170°F (77 °C), menurut persamaan 2,2, persyaratannya adalah bahwa p_v< 0,46 p_p, di mana
p_v adalah tekanan parsial uap air
p_p adalah tekanan parsial udara
p_v + p_p = p total tekanan
Persyaratan ini berlaku di seluruh area kerja pompa rotary vane satu tahap - oleh karena itu, pada total tekanan antara 10 ^-1dan 1013 mbar

Wilayah B: Pompa rotary vane satu tahap dengan ballast gas dan kondensor saluran masuk.

Di wilayah ini, tekanan uap air melebihi tekanan parsial yang diizinkan pada saluran masuk. Oleh karena itu, pompa balast gas harus dilengkapi dengan kondensor yang dimasukkan pada saluran masuk, yang diukur sedemikian rupa sehingga tekanan parsial uap air pada saluran masuk pompa rotary vane tidak melebihi nilai yang diizinkan. Dimensi kondensor yang benar dipilih tergantung pada jumlah uap air yang terlibat. Pada toleransi uap air 60 mbar, batas bawah wilayah ini adalah

p_v > 6O + 0,46 p_p mbar

Wilayah C: Pompa rotary vane satu tahap dengan balast gas

Batas bawah wilayah C ditandai dengan batas bawah wilayah kerja pompa ini. Oleh karena itu, sekitar ptot = 1 mbar. Jika sejumlah besar uap muncul di wilayah ini, sering kali lebih ekonomis untuk memasukkan kondensor: 44lbs (20kg) uap pada 28 mbar menghasilkan volume sekitar 1000 m3. Tidak masuk akal untuk memompa volume ini dengan pompa cadangan. Perhatikan:
Kondensor harus selalu dimasukkan di saluran masuk pompa jika uap air jenuh muncul dalam waktu yang lama.

Sebagai tindakan pencegahan, pompa Roots harus selalu dimasukkan di depan kondensor pada tekanan masuk yang rendah sehingga kapasitas kondensasi pada dasarnya ditingkatkan. Kapasitas kondensasi tidak hanya bergantung pada tekanan uap, tetapi juga pada suhu refrigeran. Oleh karena itu, pada tekanan uap rendah, kondensasi yang efektif hanya dapat diperoleh jika suhu refrigeran rendah. Pada tekanan uap di bawah 6,5 mbar, misalnya, penyisipan kondensor hanya masuk akal jika suhu refrigeran kurang dari 32°F (0°C). Sering kali pada tekanan rendah campuran gas-uap dengan uap air tak jenuh dipadatkan (untuk detail lebih lanjut, lihat halaman tentang kondensor. Secara umum, maka kondensor dapat digunakan.

Wilayah D: Pompa rotary vane dua tahap, pompa Roots, dan pompa ejektor uap, selalu sesuai dengan total tekanan yang relevan dalam proses

Perlu dicatat kembali bahwa toleransi uap air pada pompa balast gas dua tahap sering kali lebih rendah daripada toleransi uap air pada pompa satu tahap yang sesuai.

Memompa uap air dengan pompa roots

Biasanya, pompa Roots tidak seekonomis pompa ballast gas untuk pengoperasian berkelanjutan pada tekanan di atas 40 mbar. Mengoperasikan pompa Roots dengan konverter frekuensi, sehingga membatasi kecepatan pompa pada tekanan yang lebih kasar, namun konsumsi energi spesifik lebih menguntungkan. Jika pompa Roots dipasang untuk memompa uap, seperti dalam kasus pompa ballast gas, grafik dapat diberikan yang mencakup semua kemungkinan kasus (lihat Gbr. 2,74).

Areas of application for Roots pumps and condensers pumping water vapor (w/o GB = without gas ballast)

Gambar 2,74 Area aplikasi untuk pompa Roots dan kondensor yang memompa uap air (tanpa GB = tanpa ballast gas)

Wilayah A: Pompa Roots dengan pompa rotary vane satu tahap tanpa ballast gas.

Karena hanya ada kompresi antara pompa Roots dan pompa rotary vane, hal berikut juga berlaku di sini:

p_v < 0,46 p_p

Persyaratan ini berlaku di seluruh area kerja kombinasi pompa dan, oleh karena itu, untuk total tekanan antara 10-2 dan 40 mbar (atau 1013 mbar untuk pompa Roots dengan saluran bypass atau drive konverter frekuensi).

Wilayah B: Kondensor utama, pompa Roots dengan saluran bypass atau konverter frekuensi, kondensor menengah, dan pompa ballast gas.

Kombinasi ini hanya ekonomis jika jumlah uap air yang besar harus dipompa secara terus-menerus pada tekanan saluran masuk di atas sekitar 40 mbar. Ukuran kondensor utama tergantung pada jumlah uap yang terlibat. Kondensor tengah harus mengurangi tekanan parsial uap di bawah 60 mbar. Oleh karena itu, pompa balast gas harus cukup besar hanya untuk mencegah tekanan parsial udara di belakang kondensor menengah melebihi nilai tertentu; misalnya, jika total tekanan di belakang pompa Roots (yang selalu sama dengan total tekanan di belakang kondensor menengah) adalah 133 mbar, pompa balast gas harus memompa setidaknya pada tekanan udara parsial 73 mbar, jumlah udara yang diangkut ke pompa Roots. Jika tidak, harus menerima lebih banyak uap air daripada yang dapat diterima. Ini adalah persyaratan dasar: penggunaan pompa ballast gas hanya bijaksana jika udara juga dipompa!

Dengan bejana yang idealnya bebas kebocoran, pompa ballast gas harus diisolasi setelah tekanan pengoperasian yang diperlukan tercapai dan pemompaan dilanjutkan hanya dengan kondensor. Halaman tentang kondensor menjelaskan kombinasi pompa dan kondensor terbaik

Wilayah C: Pompa Roots, kondensor menengah, dan pompa ballast gas.

Batas bawah tekanan parsial uap air ditentukan melalui rasio kompresi pompa Roots pada tekanan cadangan, yang ditentukan oleh tekanan uap saturasi air yang terkondensasi. Selain itu, di wilayah ini, kondensor tengah harus dapat mengurangi tekanan uap parsial setidaknya hingga 60 mbar. Pengaturan yang disebutkan cocok - saat mendinginkan kondensor dengan air pada suhu 59°F (15°C) - untuk tekanan uap air antara sekitar 4 dan 40 mbar.

Wilayah D: Pompa Roots dan pompa ballast gas.

Di wilayah D ini, batas juga pada dasarnya tergantung pada tahap dan rasio ukuran pompa. Namun, secara umum, kombinasi ini selalu dapat digunakan antara batas yang telah dibahas sebelumnya, yaitu antara 10 ^-2dan 4 mbar.