Bagaimana pam difusi berfungsi?
Pam difusi terdiri secara asasnya (lihat Rajah. 2,44) daripada badan pam (3) dengan dinding yang disejukkan (4) dan sistem muncung tiga, empat atau lima peringkat (A - D). Minyak yang berfungsi sebagai cecair pam berada dalam dandang (2) dan diuapkan dari sini melalui pemanasan elektrik (1). Aliran wap cecair pam melalui tiub riser dan muncul dengan kelajuan supersonik dari muncung berbentuk cincin (A - D). Selepas itu, jet yang terbentuk meluaskan diri seperti payung dan mencapai dinding di mana pemeluwapan cecair pam berlaku. Kondensat cecair mengalir ke bawah sebagai lapisan nipis di sepanjang dinding dan akhirnya kembali ke dalam dandang. Oleh kerana penyebaran jet ini, ketumpatan wap adalah agak rendah. Penyebaran udara atau sebarang gas (atau wap) yang dipam ke dalam jet adalah begitu cepat sehingga walaupun dengan kelajuan tinggi, jet itu menjadi hampir sepenuhnya tepu dengan medium yang dipam. Oleh itu, dalam julat tekanan yang luas, pam difusi mempunyai kelajuan pam yang tinggi. Ini praktikalnya tetap konsisten di seluruh kawasan kerja pam penyebaran (≤ 10-3 mbar) kerana udara pada tekanan rendah ini tidak dapat mempengaruhi jet, jadi jalurnya tetap tidak terganggu. Pada tekanan masuk yang lebih tinggi, arah jet akan berubah. Akibatnya, kelajuan pam menurun sehingga, pada kira-kira 10-1 mbar, ia menjadi sangat kecil sehingga tidak dapat diukur.
Rajah 2,44 Mod operasi pam penyebaran.
- Pemanas
- Boiler
- Badan pam
- Kedai penyejuk
- Flange vakum tinggi
- Molekul gas
- Jet wap
- Sambungan vakum belakang
- A, B, C, D Nozel
Tekanan pra-vakum juga mempengaruhi jet wap dan menjadi merugikan jika nilainya melebihi had kritikal tertentu. Had ini dipanggil tekanan sokongan maksimum atau tekanan had depan kritikal. Kapasiti pam sokongan yang dipilih mesti sedemikian rupa sehingga jumlah gas yang dikeluarkan dari pam penyebaran dipam keluar tanpa membina tekanan sokongan yang hampir dengan tekanan sokongan maksimum atau bahkan melebihi tekanan tersebut.
Tekanan akhir yang dapat dicapai bergantung kepada pembinaan pam, tekanan wap cecair pam yang digunakan, pemeluwapan maksimum cecair pam yang mungkin, dan kebersihan bekas. Selain itu, aliran balik cecair pam ke dalam bekas harus dikurangkan sebanyak mungkin dengan menggunakan penghalang yang sesuai atau perangkap sejuk.
Pengeluaran gas dari minyak pam - mencegah pencemaran
Dalam pam penyebaran minyak, adalah perlu untuk cecair pam didegas sebelum ia dikembalikan ke dalam dandang. Apabila minyak pam dipanaskan, produk penguraian boleh timbul dalam pam. Pencemaran dari kapal boleh masuk ke dalam pam atau terkandung dalam pam itu pada awalnya. Bahan-bahan ini dalam cecair pam boleh memperburuk tekanan akhir yang dapat dicapai oleh pam penyebaran dengan ketara, jika ia tidak dijauhkan dari bekas. Oleh itu, cecair pam mesti dibebaskan daripada kekotoran ini dan daripada gas yang diserap.
Ini adalah fungsi bahagian degassing section, di mana minyak yang mengalir melalui sebelum memasuki kembali ke dalam dandang. Dalam bahagian degassing, kekotoran yang paling mudah meruap akan terlepas. Pengurangan gas diperoleh melalui pengedaran suhu yang dikawal dengan teliti dalam pam. Cecair pam yang dipadatkan, yang mengalir di dinding yang disejukkan sebagai filem nipis, dipanaskan hingga suhu sekitar 266°F (130°C) di bawah tahap difusi terendah, untuk membolehkan komponen yang mudah meruap menguap dan dikeluarkan oleh pam sokongan. Oleh itu, cecair pam yang menguap semula terdiri hanya daripada komponen minyak pam yang kurang volatile.
Kelajuan pam pam penyebaran
Magnitud kelajuan pam khusus S bagi pam difusi - iaitu, kelajuan pam per unit kawasan permukaan inlet sebenar - bergantung kepada beberapa parameter, termasuk kedudukan dan dimensi tahap vakum tinggi, kelajuan wap cecair pam, dan kelajuan molekul purata c- gas yang sedang dipam (lihat persamaan 1,17). Dengan bantuan teori kinetik gas, kelajuan pam khusus maksimum yang boleh dicapai pada suhu bilik semasa memam udara dikira sebagai Smax = 11,6 l · s-1 · cm-2. Ini adalah konduktans aliran khusus kawasan pengambilan pam, menyerupai bukaan dengan kawasan permukaan yang sama (lihat persamaan 1,30). Secara umum, pam difusi mempunyai kelajuan pam yang lebih tinggi untuk gas yang lebih ringan berbanding gas yang lebih berat.
(1,17)
(1,30)
Untuk menggambarkan keberkesanan pam difusi, faktor yang dipanggil HO ditakrifkan. Ini adalah nisbah kelajuan pam khusus yang sebenarnya diperoleh kepada kelajuan pam khusus maksimum teoritis yang mungkin. Dalam kes pam difusi dari Leybold, nilai optimum dicapai (0,3 untuk yang terkecil dan sehingga 0,55 untuk pam yang lebih besar).
Pam penyebaran minyak yang dihasilkan oleh Leybold
Pelbagai pam penyebaran minyak yang dihasilkan oleh Leybold berbeza dalam ciri reka bentuk berikut (lihat Rajah. 2,45).
Rajah 2,45 Rajah menunjukkan prinsip reka bentuk Pam Difusi.
- Flange sambungan forevacuum
- Cincin pusat dengan baffle pra-vakum
- Pemasangan muncung
- Saluran penyejuk
- Flange sambungan vakum tinggi
- Baffle penyejuk
- Rumah pam
- Kotak sambungan elektrik
- Penutup logam lembaran untuk pemanasan
DIP siri
Dalam pam ini, proses penyejatan untuk cecair pam yang pada dasarnya bebas daripada letupan dicapai melalui reka bentuk pemanas yang luar biasa, menghasilkan kelajuan pam yang sangat konsisten dari semasa ke semasa. Pemanas adalah jenis dalaman dan terdiri daripada kartrij pemanasan di mana tiub dengan panel konduktiviti terma yang disolder diperkenalkan. Tiub yang diperbuat daripada keluli tahan karat dikimpal secara mendatar ke dalam badan pam dan terletak di atas paras minyak. Panel konduktiviti terma yang diperbuat daripada tembaga hanya sebahagiannya terendam dalam cecair pam. Bahagian-bahagian panel konduktiviti terma tersebut dinilai sedemikian rupa agar cecair pam dapat menguap dengan intensif tetapi tanpa sebarang kelewatan dalam proses mendidih. Bahagian panel konduktiviti terma di atas paras minyak membekalkan tenaga tambahan kepada wap. Oleh kerana reka bentuk khas sistem pemanasan, kartrij pemanas boleh ditukar walaupun pam masih panas.
Pam DIP dilengkapi dengan tumpukan jet dalam reka bentuk muncung empat peringkat dan sesuai untuk mengepam dalam julat tekanan 10-2 hingga 10-8 mbar.
DIJ siri
Seri DIJ menampilkan reka bentuk yang lebih baik untuk aplikasi, di mana kelajuan pam yang tinggi digabungkan dengan aliran gas yang tinggi dalam julat tekanan 5x10-1 hingga 10-7 mbar diperlukan. Reka bentuk pemanas dengan panel konduktiviti diambil dari siri DIP, tetapi telah diperbaiki lagi. Daripada reka bentuk bertubuh, di mana kartrij pemanas diperkenalkan dalam tiub keluli tahan karat, reka bentuk berflange disediakan dengan pam DIJ. Kartrij pemanas dipasang dengan selamat dan kedap bocor dalam bekas pemanas dan terendam terus dalam cecair pam. Reka bentuk ini memberikan pemanasan cecair pam yang lebih baik serta memudahkan penyelenggaraan. Tumpukan jet termasuk satu tahap ejektor tambahan, yang membawa kepada kestabilan tekanan forevacuum yang lebih tinggi dan peningkatan aliran gas. Oleh kerana prinsip pam Diffusi berdasarkan pemanasan minyak, pam-pam ini menghadapi satu isu utama. Kira-kira 80% daripada tenaga yang dibawa oleh pam akan dilepaskan ke persekitaran. Seri DIJ dilengkapi dengan jaket penebat di sekitar bekas pemanas, yang mengasingkannya daripada persekitaran dan membawa kepada masa pemanasan yang lebih baik dan penggunaan tenaga yang lebih efisien.
Check out the video below to see a pumping animation of an oil diffusion pump in action
Pam cecair
Minyak apa yang digunakan dalam pam difusi?
Cecair pam yang sesuai untuk pam penyebaran minyak adalah minyak mineral dan minyak silikon. Permintaan yang ketat dikenakan ke atas minyak tersebut yang hanya dapat dipenuhi oleh cecair khas. Ciri-ciri ini, seperti tekanan wap, ketahanan terma dan kimia, terutamanya terhadap udara, menentukan pilihan minyak yang akan digunakan dalam jenis pam tertentu atau untuk mencapai vakum akhir yang ditetapkan. Tekanan wap minyak yang digunakan dalam pam wap adalah lebih rendah daripada tekanan wap merkuri. Cecair pam organik lebih sensitif dalam operasi berbanding merkuri, kerana minyak boleh terurai akibat pendedahan udara dalam jangka masa panjang. Walau bagaimanapun, minyak silikon tahan terhadap kemasukan udara yang lebih lama dan kerap ke dalam pam operasi.
Minyak mineral biasa yang ditawarkan oleh Leybold untuk Pam Difusi adalah LVO500. Minyak mineral ini mempunyai pecahan produk asas berkualiti tinggi (lihat katalog kami) yang disuling dengan perhatian khusus. LVO 500 adalah minyak pam difusi standard kami untuk aplikasi dalam vakum tinggi dengan kestabilan terma yang baik.
Untuk prestasi yang optimum, Leybold menawarkan LVO521 (lihat katalog kami), satu penyelesaian minyak silikon berkualiti tinggi yang mengandungi silikon khas untuk membantu anda mendapatkan prestasi terbaik daripada pam anda dalam aplikasi vakum tinggi dan ultra-tinggi. Ia mempunyai kestabilan terma yang tinggi dan sangat tahan terhadap pengoksidaan dan penguraian.
Untuk pam jet wap minyak, Leybold menawarkan LVO540 (lihat katalog kami), minyak hidrokarbon khas. Ia mempunyai jangka hayat minyak yang panjang dan kestabilan suhu yang lebih baik, sangat tahan terhadap haba dan kimia serta unggul melalui tahap ketahanan pengoksidaan yang tinggi. Ia memberikan kelajuan pam yang tinggi yang penting bagi pam jet wap dalam julat vakum sederhana.
Pam penyebaran penyejuk
Kuasa pemanas yang sentiasa dibekalkan untuk menguapkan cecair pam dalam pam pengangkutan cecair mesti diserap melalui penyejukan yang berkesan. Tenaga yang diperlukan untuk mengepam gas dan wap adalah minimum. Dinding luar casing pam difusi disejukkan, biasanya dengan air. Namun, pam penyebaran minyak yang lebih kecil juga boleh disejukkan dengan aliran udara kerana suhu dinding yang rendah tidak begitu menentukan kecekapan seperti pada pam penyebaran merkuri. Pam penyebaran minyak boleh beroperasi dengan baik pada suhu dinding 86°F (30°C), manakala dinding pam penyebaran merkuri mesti disejukkan kepada 59°F (15°C). Untuk melindungi pam daripada bahaya kegagalan air penyejuk - selagi gegelung air penyejuk tidak dikawal oleh suis perlindungan yang beroperasi secara termal - pemantau peredaran air harus dipasang dalam litar air penyejuk; oleh itu, penyejatan cecair pam dari dinding pam dapat dielakkan.
Bolehkah merkuri digunakan dalam pam difusi?
Merkuri boleh digunakan sebagai cecair pam. Ia adalah unsur kimia yang semasa penguapan tidak terurai atau menjadi teroksida dengan kuat apabila udara dimasukkan. Walau bagaimanapun, pada suhu bilik ia mempunyai tekanan wap yang agak tinggi iaitu 10-3 mbar. Jika tekanan total akhir yang lebih rendah ingin dicapai, perangkap sejuk dengan nitrogen cecair diperlukan. Dengan bantuan mereka, tekanan total akhir sebanyak 10-10 mbar boleh diperoleh dengan pam penyebaran merkuri. Oleh kerana merkuri adalah toksik, seperti yang telah disebutkan, dan kerana ia menimbulkan bahaya kepada alam sekitar, ia kini hampir tidak pernah digunakan sebagai cecair pam.
Asas Teknologi Vakum
Muat turun e-Buku kami "Asas Teknologi Vakum" untuk mengetahui keperluan dan proses pam vakum.
Rujukan
- Simbol vakum
- Glosari unit
- Rujukan dan sumber
Simbol vakum
Simbol vakum
Sebuah glosari simbol yang biasa digunakan dalam diagram teknologi vakum sebagai representasi visual jenis pam dan bahagian dalam sistem pam.
Glosari unit
Glosari unit
Tinjauan mengenai unit pengukuran yang digunakan dalam teknologi vakum dan apa yang dimaksudkan dengan simbol-simbol tersebut, serta padanan moden bagi unit-unit sejarah.
Rujukan dan sumber
Rujukan dan sumber
Rujukan, sumber dan bacaan lanjut berkaitan dengan pengetahuan asas teknologi vakum
Simbol vakum
Sebuah glosari simbol yang biasa digunakan dalam diagram teknologi vakum sebagai representasi visual jenis pam dan bahagian dalam sistem pam.
Glosari unit
Tinjauan mengenai unit pengukuran yang digunakan dalam teknologi vakum dan apa yang dimaksudkan dengan simbol-simbol tersebut, serta padanan moden bagi unit-unit sejarah.
Rujukan dan sumber
Rujukan, sumber dan bacaan lanjut berkaitan dengan pengetahuan asas teknologi vakum