Vacuum generation banner component

Welke vacuümpomp kan worden gebruikt bij de verwerking van dampen?

Wanneer dampen moeten worden verpompt, wordt naast de factoren werkdruk en pompsnelheid een derde bepalende factor toegevoegd, namelijk de damppartiaaldruk, die tijdens een proces aanzienlijk kan variëren. Deze factor is doorslaggevend bij het bepalen van de te installeren pompopstelling. In dit opzicht zijn de condensors zeer belangrijke aanvullingen op roterende verdringerpompen. Ze hebben een bijzonder hoge pompsnelheid bij het verpompen van dampen. Deze pagina behandelt het pompen van waterdamp (het meest voorkomende geval). De overwegingen gelden ook voor andere niet-agressieve dampen.

Verpompen van waterdamp

Waterdamp wordt vaak verwijderd door pompen die werken met water of stoom als pompvloeistof, bijvoorbeeld waterringpompen of stoomejectorpompen. Dit hangt echter sterk af van de omstandigheden, omdat het rendement van stoomejectorpompen bij lage druk over het algemeen veel lager is dan dat van mechanische pompen. Voor het verpompen van een damp-gasmengsel waarin het dampgedeelte groot is, maar het luchtgedeelte klein, kan de damp worden verpompt door condensors en de permanente gassen door relatief kleine mechanische pompen die werken met gasballast.
Ter vergelijking: een pompset bestaande uit een stuwpomp, condensor en hulppomp, die 220 lbs (100 kg)/uur damp en 39 lbs (18 kg)/uur lucht kan transporteren bij een inlaatdruk van 50 mbar, heeft een vermogensbehoefte van 4-10 kW (afhankelijk van de hoeveelheid betrokken lucht). Een stoomejectorpomp met dezelfde prestaties heeft ongeveer 60 kW nodig zonder de hoeveelheid lucht te veranderen. Voor het verpompen van waterdamp zijn gasballastpompen en combinaties van gasballastpompen, stuwpompen en condensors bijzonder geschikt.

Verpompen van waterdamp met gasballastpompen

De verhouding tussen de partiële dampdruk pv en de partiële luchtdruk pp is doorslaggevend voor de beoordeling van de juiste opstelling van gasballastpompen, zoals eerder aangegeven door vergelijkingen 2,2 en 2,3. Als de waterdamptolerantie van de gasballastpomp bekend is, kunnen grafieken worden verkregen die duidelijk het juiste gebruik van gasballastpompen voor het verpompen van waterdamp aangeven (zie Afb. 2,73). Grote eentraps draaischuifpompen hebben over het algemeen een bedrijfstemperatuur van ongeveer (60 tot 80 °C) en dus een waterdamptolerantie van ongeveer 40-60 mbar. Deze waarde wordt gebruikt om de verschillende bedrijfsregio's te bepalen in Afb. 2,73. Bovendien wordt ervan uitgegaan dat de druk bij de uitlaatpoort van de gasballastpomp tot maximaal 1330 mbar kan stijgen totdat de uitlaatklep opengaat.

Fig. 2,73 Toepassingsgebieden voor gasballastpompen en condensors die waterdamp verpompen (o/o GB = zonder gasballast)

Gebied A: eentraps draaischuifpompen zonder gasballastinlaat.

Bij een verzadigingsdampdruk pS van 419 mbar bij 170 °F (77 °C), volgens vergelijking 2,2, wordt de eis gegeven dat pv < 0,46 p pp, waarbij
pv is de partiële druk van de waterdamp
pp is de partiële druk van lucht
pv + pp = p tot totale druk
Deze eis geldt voor het gehele werkgebied van de eentraps draaischuifpomp – dus bij totale drukken tussen 10 -1 en 1013 mbar

Gebied B: eentraps draaischuifpompen met gasballast en een inlaatcondensor.

In dit gebied overschrijdt de waterdampdruk de toelaatbare deeldruk bij de inlaat. De gasballastpomp moet daarom zijn voorzien van een condensor bij de inlaat, die zodanig is geclassificeerd dat de partiële waterdampdruk bij de inlaatpoort van de draaischuifpomp de toelaatbare waarde niet overschrijdt. De juiste afmetingen van de condensor worden gekozen op basis van de hoeveelheid waterdamp. Bij een waterdamptolerantie van 60 mbar is de ondergrens van dit gebied

pv > 6O + 0,46 pp mbar

Gebied C: eentraps draaischuifpompen met gasballast

De ondergrens van gebied C wordt gekenmerkt door de ondergrens van het werkgebied van deze pomp. Deze ligt dus bij ca. ptot = 1 mbar. Als er in dit gebied grote hoeveelheden damp ontstaan, is het vaak voordeliger om een condensor in te voegen: 20 kg (44 lbs) damp bij 28 mbar resulteert in een volume van ongeveer 1000 m3. Het is niet zinvol om dit volume met een hulppomp te verpompen. Als vuistregel geldt:
Er moet altijd een condensor bij de inlaat van de pomp worden geplaatst als er gedurende langere tijd verzadigde waterdamp ontstaat.

Als voorzorgsmaatregel moet daarom altijd een Roots-pomp vóór de condensor worden geplaatst bij lage inlaatdrukken, zodat de condensatiecapaciteit aanzienlijk wordt verhoogd. De condensatiecapaciteit is niet alleen afhankelijk van de dampdruk, maar ook van de temperatuur van het koelmiddel. Bij lage dampdrukken kan effectieve condensatie daarom alleen worden bereikt als de temperatuur van het koudemiddel overeenkomstig laag is. Bij dampdrukken onder 6,5 mbar is het bijvoorbeeld alleen zinvol om een condensor in te bouwen als de koudemiddeltemperatuur lager is dan 32 °F (0 °C). Vaak wordt bij lage druk een gas-dampmengsel met onverzadigde waterdamp verpompt (zie voor meer informatie de pagina over condensors. In het algemeen kan dan worden afgezien van de condensor.

Gebied D: tweetraps draaischuifpompen, stuwpompen en dampejectorpompen, altijd volgens de totale druk van het betreffende proces

Opgemerkt dient te worden dat de waterdamptolerantie van tweetraps gasballastpompen vaak lager is dan die van overeenkomstige eentrapspompen.

Verpompen van waterdamp met stuwpompen

Normaal gesproken zijn stuwpompen niet zo economisch als gasballastpompen voor continu bedrijf bij drukwaarden boven 40 mbar. Door de stuwpomp met een frequentieomvormer te bedienen, werd de snelheid van de pomp bij een ruwere druk beperkt, maar het specifieke energieverbruik is inderdaad gunstiger. Als er stuwpompen worden geïnstalleerd om dampen te verpompen, zoals bij gasballastpompen, kan een tabel worden gegeven met alle mogelijke gevallen (zie Fig. 2,74).

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

Fig. 2,74 Toepassingsgebieden voor stuwpompen en condensors die waterdamp verpompen (zonder GB = zonder gasballast)

Gebied A: een stuwpomp met een eentraps draaischuifpomp zonder gasballast.

Aangezien er enkel compressie is tussen de stuwpomp en de draaischuifpomp geldt ook hier het volgende:

pv < 0,46 pp

De vereiste geldt voor het gehele werkgebied van de pompcombinatie en dus voor totale drukken tussen 10-2 en 40 mbar (of 1013 mbar voor stuwpompen met een omloopleiding of frequentieomvormeraandrijving).

Gebied B: een hoofdcondensor, een stuwpomp met een omloopleiding of frequentieomvormer, een tussencondensor en een gasballastpomp.

Deze combinatie is alleen economisch als grote hoeveelheden waterdamp continu moeten worden verpompt bij inlaatdrukken boven ongeveer 40 mbar. De grootte van de hoofdcondensor is afhankelijk van de hoeveelheid stoom. De tussencondensor moet de partiële dampdruk verlagen tot onder 60 mbar. Daarom moet de gasballastpomp alleen groot genoeg zijn om te voorkomen dat de partiële luchtdruk achter de tussenliggende condensor een bepaalde waarde overschrijdt. Als de totale druk achter de stuwpomp (die altijd gelijk is aan de totale druk achter de tussenliggende condensor) bijvoorbeeld 133 mbar is, moet de gasballastpomp ten minste bij een partiële luchtdruk van 73 mbar pompen, de hoeveelheid lucht die door de stuwpomp naar de pomp wordt getransporteerd. Anders moet het meer waterdamp opnemen dan het kan verdragen. Dit is een basisvereiste: het gebruik van gasballastpompen is alleen verstandig als er ook lucht wordt gepompt!

Bij een idealiter lekvrij vat moet de gasballastpomp worden geïsoleerd nadat de vereiste bedrijfsdruk is bereikt en het pompen alleen met de condensor wordt voortgezet. De pagina over condensors legt de best mogelijke combinatie van pompen en condensors uit

Gebied C: een stuwpomp, een tussenliggende condensor en een gasballastpomp.

De ondergrens van de deeldruk van de waterdamp wordt bepaald door de compressieverhouding van de stuwpomp bij de hulpdruk, die wordt bepaald door de verzadigingsdampdruk van het gecondenseerde water. Ook in dit gebied moet de tussencondensor in staat zijn om de partiële dampdruk te verlagen tot minstens 60 mbar. De vermelde opstelling is geschikt – bij koeling van de condensor met water op 15 °C (59 °F) - voor waterdampdrukken tussen ongeveer 4 en 40 mbar.

Gebied D: een stuwpomp en een gasballastpomp.

In dit gebied D hangen de limieten ook in wezen af van de fasen en verhoudingen van de pompgroottes. Over het algemeen kan deze combinatie echter altijd worden gebruikt tussen de eerder besproken limieten – dus tussen 10 -2 en 4 mbar.

Tabel XII Belangrijke gegevens (kengetallen) voor veelgebruikte oplosmiddelen.

Afbeelding 9.19 Faseschema van water

Download Software

Grondbeginselen van vacuümtechnologie 

Download ons eBook 'Grondbeginselen van vacuümtechnologie' om de basisprincipes en processen van vacuümpompen te ontdekken. 

Referenties

Vacuümsymbolen

Vacuümsymbolen

Een woordenlijst van symbolen die vaak worden gebruikt in vacuümtechnologieschema's als visuele weergave van pomptypen en onderdelen in pompsystemen

MEER HIEROVER

Verklarende woordenlijst

Verklarende woordenlijst

Een overzicht van de meeteenheden die in vacuümtechnologie worden gebruikt en wat de symbolen betekenen, evenals de moderne equivalenten van historische eenheden

MEER HIEROVER

Referenties en bronnen

Referenties en bronnen

Referenties, bronnen en verdere lectuur met betrekking tot de fundamentele kennis van vacuümtechnologie

MEER HIEROVER

Vacuümsymbolen

Een woordenlijst van symbolen die vaak worden gebruikt in vacuümtechnologieschema's als visuele weergave van pomptypen en onderdelen in pompsystemen

MEER HIEROVER

Verklarende woordenlijst

Een overzicht van de meeteenheden die in vacuümtechnologie worden gebruikt en wat de symbolen betekenen, evenals de moderne equivalenten van historische eenheden

MEER HIEROVER

Referenties en bronnen

Referenties, bronnen en verdere lectuur met betrekking tot de fundamentele kennis van vacuümtechnologie

MEER HIEROVER

Production / People Image Pictures

Laten we praten

We richten ons op de nabijheid van de klant. Neem gerust contact met ons op als u vragen hebt.

Contacteer ons

Loading...