Vacuum generation banner component

Apakah itu ballast gas dan bagaimana ia berfungsi?

Kemudahan ballast gas yang dibangunkan pada tahun 1935 oleh Wolfgang Gaede menghalang berlakunya pemeluwapan wap dalam pam. Kemudahan ballast gas seperti yang digunakan dalam pam bilah berputar, pam plunger berputar dan pam trochoid, membolehkan bukan sahaja pemompaan gas tetap tetapi juga kuantiti yang lebih besar bagi gas yang boleh mengembun.

Kelebihan ballast gas

Kemudahan ballast gas (lihat Rajah. 2,13) menghalang pemeluwapan wap dalam ruang pam pam. Apabila mengepam wap, ini hanya boleh dimampatkan sehingga tekanan wap tepu pada suhu pam. Jika mengepam wap air, sebagai contoh, pada suhu pam 158°F (70°C), wap tersebut mungkin hanya dapat dimampatkan hingga 312 mbar (tekanan wap tepu air pada 158°F (70°C) (lihat Jadual XIII)). Apabila dikompres lebih lanjut, wap air mengembun tanpa meningkatkan tekanan. Tiada tekanan berlebihan yang dihasilkan dalam pam dan injap ekzos tidak dibuka. Sebaliknya, wap air kekal sebagai air dalam pam dan emulsi dengan minyak pam. Ini dengan cepat merosakkan sifat pelinciran minyak dan pam mungkin akan terhenti apabila ia telah menyerap terlalu banyak air. 

Prinsip operasi

Sebelum proses pemampatan sebenar bermula (lihat Rajah. 2,13), sejumlah udara yang ditentukan dengan tepat (“balast gas”) dimasukkan ke dalam ruang pam pam. Kuantitinya adalah sedemikian rupa sehingga nisbah mampatan pam dikurangkan kepada maksimum 10:1. Kini wap yang telah diambil oleh pam boleh dimampatkan bersama dengan balast gas, sebelum mencapai titik kondensasinya dan dikeluarkan dari pam. Walau bagaimanapun, tekanan separa wap yang diambil tidak boleh melebihi nilai tertentu. Ia mesti sangat rendah sehingga dalam kes pemampatan dengan faktor 10, wap tidak dapat mengembun pada suhu operasi pam. Apabila mengepam wap air, nilai kritikal ini disebut "toleransi wap air".

Ditunjukkan secara skematik dalam Gambar. 2,14 adalah proses pam dengan dan tanpa ballast gas seperti yang berlaku dalam pam bilah berputar ketika mengepam wap yang boleh mengembun. 

Dua syarat mesti dipenuhi semasa mengepam wap: 
Pam mesti berada pada suhu operasi. 
2) injap ballast gas mesti dibuka. 
(Dengan injap ballast gas dibuka, suhu pam meningkat sekitar 50°F (10°C). Sebelum mengepam wap, pam harus beroperasi selama setengah jam dengan injap ballast gas dibuka). 

Jadual XIII Tekanan tepu p5 dan ketumpatan wap eD air dalam julat suhu dari -148°F (-100°C) hingga +284°F (+140°C)

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

Rajah. 2.13 Proses kerja dalam pam sudu berputar dengan ballast gas

  1. 1–2 Sedutan
  2. 2–5 Pemampatan
  3. Inlet gas ballast 3–4
  4. 5–6 Pelepasan 
Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

Rajah. 2.14 Rajah proses pam dalam pam bilah berputar tanpa dan dengan peranti ballast gas semasa mengepam bahan yang boleh mengembun.

a) Tanpa ballast gas

1) Pam disambungkan ke bekas, yang sudah hampir kosong dari udara (70 mbar) – oleh itu ia mesti mengangkut kebanyakannya zarah wap.
2) Ruang pam dipisahkan dari kapal – pemampatan bermula
3) Kandungan ruang pam sudah dimampatkan sehingga titisan wap terbentuk – tekanan berlebihan belum lagi dicapai.
4) Udara residual hanya kini menghasilkan tekanan berlebihan yang diperlukan dan membuka injap pelepasan, tetapi wap telah pun mengembun dan titisan telah mendeposit dalam pam.

b) Dengan ballast gas
1) Pam disambungkan ke bekas, yang sudah hampir kosong dari udara (70 mbar) – oleh itu ia mesti mengangkut kebanyakannya zarah wap.
2) Ruang pam dipisahkan dari kapal – kini injap ballast gas, melalui mana ruang pam diisi dengan udara tambahan dari luar, dibuka – udara tambahan ini dipanggil ballast gas.
3) Injap pelepas ditekan terbuka, dan zarah wap dan gas didorong keluar – tekanan berlebihan yang diperlukan untuk ini berlaku dicapai dengan sangat awal kerana udara balas gas tambahan, kerana pada awalnya keseluruhan proses pam tidak dapat berlaku pemeluwapan.
4) Pam mengeluarkan udara dan wap yang lebih lanjut.

Pam simultan gas dan wap

Apabila mengepam gas tetap dan wap yang boleh mengembun secara serentak dari sistem vakum, jumlah gas tetap sering kali mencukupi untuk mengelakkan sebarang pengembunan wap di dalam pam. Kuantiti wap yang boleh dipam tanpa pemeluwapan dalam pam boleh dikira seperti berikut: 

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

(2,1)

Di mana: pvapor = adalah tekanan separa wap di pintu masuk pam.
pperm = adalah tekanan keseluruhan semua gas kekal yang dipam di pintu masuk pam. 
pvapor,sat = adalah tekanan tepu bagi wap yang dipam, bergantung kepada suhu (lihat Rajah. 2,15). 
pjumlah = pekzos + Δpinjap + Δppenapis ekzos 
Δpvalve = adalah perbezaan tekanan di seberang injap ekzos yang bergantung kepada jenis pam dan keadaan operasi sebanyak 0,2 ... 0,4 bar.
Δppenapis ekzos = adalah perbezaan tekanan merentasi penapis ekzos yang berjumlah 0 ... 0,5 bar.  

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

Rajah. 2.15 Tekanan wap tepu: Jadual dengan suhu

Contoh

Dengan sebuah pam sudu berputar dengan penapis kabus minyak luaran dalam siri, campuran wap air dan udara sedang dipam. Nilai-nilai berikut digunakan untuk menerapkan eq. (2,1): 

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

Tekanan wap air dalam campuran udara/wap air tidak boleh melebihi 23% daripada jumlah tekanan campuran. 

Toleransi wap air

Satu kes khas yang penting dalam pertimbangan umum yang dibuat di atas berkaitan dengan topik toleransi wap adalah pemompaan wap air. Menurut PNEUROP, toleransi wap air ditakrifkan seperti berikut: 

Toleransi wap air adalah tekanan tertinggi di mana pam vakum, di bawah suhu dan keadaan tekanan ambien normal (68°F/20°C, 1013 mbar), dapat terus-menerus mengambil dan mengangkut wap air yang murni. Ia dipetik dalam mbar. Ia ditetapkan sebagai PW,O.

Mengaplikasikan persamaan (2,3) kepada kes khas ini bermakna: 

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

(2,4)

Jika untuk gas ballast gas udara atmosfera dengan kelembapan 50 % digunakan, maka pvapor, g.b. = 13 mbar; dengan B/S = 0,10 – angka biasa dalam amalan – dan psum (tekanan ekzos total) = 1330 mbar, toleransi wap air pW,0 sebagai fungsi suhu pam diwakili oleh lengkung terendah dalam rajah Fig. 2,16. Lengkung yang lain berkaitan dengan pam campuran wap air-udara, oleh itu pperm = pair O), yang ditunjukkan dengan simbol pL dalam millibar. Dalam kes-kes ini, jumlah tekanan separa wap air pw yang lebih tinggi boleh dipam seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Oleh itu, angka untuk pW,0 yang diberikan dalam katalog merujuk kepada had bawah dan berada di pihak yang selamat. 

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

Rajah. 2.16 Tekanan separa pw wap air yang boleh dipam dengan injap ballast gas terbuka tanpa pemeluwapan dalam pam, sebagai fungsi suhu pam untuk pelbagai tekanan separa pL udara. Lengkung terendah menunjukkan toleransi wap air pw,o pam.

Menurut persamaan 2,4, peningkatan dalam gas ballast B akan mengakibatkan peningkatan toleransi wap air pW,0. Dalam praktiknya, peningkatan dalam B, terutama dalam kes pam gas ballast satu peringkat, terhad oleh fakta bahawa vakum akhir yang dapat dicapai untuk pam gas ballast yang beroperasi dengan injap gas ballast terbuka menjadi lebih buruk apabila gas ballast B meningkat. Pertimbangan yang sama juga berlaku untuk persamaan umum 2,3 bagi toleransi wap pvapor

Pada permulaan proses pam turun, pam ballast gas harus sentiasa beroperasi dengan injap ballast gas dibuka. Dalam hampir semua kes, lapisan tipis air akan terdapat pada dinding bekas, yang hanya akan menguap secara perlahan. Untuk mencapai tekanan akhir yang rendah, injap ballast gas hanya perlu ditutup setelah wap telah dipam keluar. Pam Leybold umumnya menawarkan toleransi wap air antara 33 dan 66 mbar. Pam dua peringkat mungkin menawarkan tahap toleransi wap air yang lain yang sepadan dengan nisbah pemampatan antara peringkat mereka – dengan syarat mereka mempunyai ruang pam yang berukuran berbeza. 

Gas lain sebagai ballast

Secara amnya, udara atmosfera digunakan sebagai medium ballast gas. Dalam kes khas, apabila mengepam gas letupan atau toksik, contohnya, gas kekal lain seperti gas mulia atau nitrogen, mungkin digunakan.

Download Software

Asas Teknologi Vakum 

Muat turun e-Buku kami "Asas Teknologi Vakum" untuk mengetahui keperluan dan proses pam vakum. 

Rujukan

Simbol vakum

Simbol vakum

Sebuah glosari simbol yang biasa digunakan dalam diagram teknologi vakum sebagai representasi visual jenis pam dan bahagian dalam sistem pam.

BACA LEBIH LANJUT

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.

BACA LEBIH LANJUT

Rujukan dan sumber

Rujukan dan sumber

Rujukan, sumber dan bacaan lanjut berkaitan dengan pengetahuan asas teknologi vakum

BACA LEBIH LANJUT

Simbol vakum

Sebuah glosari simbol yang biasa digunakan dalam diagram teknologi vakum sebagai representasi visual jenis pam dan bahagian dalam sistem pam.

BACA LEBIH LANJUT

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.

BACA LEBIH LANJUT

Rujukan dan sumber

Rujukan, sumber dan bacaan lanjut berkaitan dengan pengetahuan asas teknologi vakum

BACA LEBIH LANJUT

Production / People Image Pictures

Mari bercakap

Kami memberi tumpuan kepada kedekatan dengan pelanggan. Hubungi kami untuk semua pertanyaan anda.

Hubungi kami

Loading...