ปั๊มแพร่กระจายทํางานอย่างไร
โดยพื้นฐานแล้ว ปั๊มแบบแพร่กระจายประกอบด้วย (ดูรูปที่ 2.44) ของตัวปั๊ม (3) ที่มีผนังระบายความร้อน (4) และระบบหัวฉีดสาม, สี่หรือห้าจังหวะ (A - D) น้ํามันที่ทําหน้าที่เป็นของเหลวปั๊มอยู่ในหม้อต้ม (2) และระเหยจากที่นี่โดยการให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า (1) ไอของของเหลวปั๊มไหลผ่านท่อยืนและออกมาด้วยความเร็วเหนือโซนิกจากหัวฉีดรูปวงแหวน (A - D) จากนั้น กระแสน้ําที่เกิดขึ้นจะขยายออกเหมือนร่มและไปถึงผนังที่เกิดการควบแน่นของของเหลวปั๊ม ของเหลวควบแน่นจะไหลลงมาเป็นฟิล์มบางๆ ตามผนังและในที่สุดจะไหลกลับเข้าสู่หม้อต้ม เนื่องจากการกระจายตัวของหัวฉีดนี้ ความหนาแน่นของไอน้ําจึงค่อนข้างต่ํา การแพร่กระจายของอากาศหรือก๊าซที่ปั๊ม (หรือไอระเหย) เข้าไปในหัวฉีดนั้นรวดเร็วมากจนถึงขณะที่หัวฉีดอิ่มตัวกับสารที่ปั๊มอย่างแท้จริง แม้จะมีความเร็วสูงก็ตาม ดังนั้น ปั๊มแพร่กระจายจึงมีความเร็วในการปั๊มสูงในช่วงแรงดันที่กว้าง ค่านี้คงที่ทั่วทั้งพื้นที่ทํางานของปั๊มแพร่กระจาย (≤ 10 -3 mbar) เนื่องจากอากาศที่แรงดันต่ําเหล่านี้ไม่สามารถมีอิทธิพลต่อหัวฉีดได้ ดังนั้นเส้นทางจึงไม่ถูกรบกวน ที่แรงดันขาเข้าที่สูงขึ้น เส้นทางของหัวฉีดจะเปลี่ยนไป ผลที่ตามมาคือความเร็วในการปั๊มจะลดลงจนกระทั่งที่ประมาณ 10 -1 mbar จะมีขนาดเล็กมาก
รูปที่ 2.44 โหมดการทํางานของปั๊มกระจาย
- ฮีตเตอร์
- หม้อต้ม
- เครื่องปั๊ม
- คอยล์ระบายความร้อน
- หน้าแปลนสุญญากาศสูง
- โมเลกุลก๊าซ
- เครื่องฉีดพ่นไอน้ํา
- การเชื่อมต่อระบบสุญญากาศเบื้องต้น
- หัวฉีด A, B, C, D
แรงดันสุญญากาศเบื้องต้นยังมีอิทธิพลต่อการฉีดไอน้ํา และจะกลายเป็นอันตรายหากค่าเกินขีดจํากัดวิกฤตที่กําหนดไว้ ขีดจํากัดนี้เรียกว่าความดันสํารองสูงสุด หรือความดันเบื้องต้นวิกฤต ความจุของปั๊มสํารองที่เลือกต้องเป็นไปในลักษณะที่ปริมาณก๊าซที่ปล่อยออกจากปั๊มแพร่กระจายจะถูกปั๊มออกโดยไม่สร้างความดันสํารองที่ใกล้เคียงหรือมากกว่าความดันสํารองสูงสุด
แรงดันสูงสุดที่บรรลุได้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของปั๊ม ความดันไอของของเหลวปั๊มที่ใช้ การควบแน่นสูงสุดที่เป็นไปได้ของของเหลวปั๊ม และความสะอาดของภาชนะ นอกจากนี้ ควรลดการไหลย้อนกลับของของเหลวปั๊มเข้าสู่ภาชนะให้มากที่สุดเท่าที่จะทําได้ด้วยแผ่นกั้นหรือตัวดักความเย็นที่เหมาะสม
การกําจัดก๊าซออกจากน้ํามันปั๊ม - ป้องกันการปนเปื้อน
ในปั๊มกระจายน้ํามัน จําเป็นต้องกําจัดก๊าซออกจากของเหลวปั๊มก่อนส่งกลับไปยังหม้อต้ม เมื่อน้ํามันปั๊มร้อนขึ้น ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวอาจเกิดขึ้นในปั๊ม การปนเปื้อนจากภาชนะอาจเข้าสู่ปั๊มหรือถูกกักเก็บไว้ในปั๊มตั้งแต่แรก องค์ประกอบเหล่านี้ของของเหลวปั๊มอาจทําให้ความดันขั้นสุดท้ายที่ปั๊มแพร่กระจายสามารถบรรลุได้แย่ลงอย่างมาก หากไม่เก็บให้ห่างจากภาชนะ ดังนั้น ของเหลวปั๊มต้องปราศจากสิ่งเจือปนเหล่านี้และก๊าซที่ดูดซับ
นี่คือฟังก์ชันของส่วนการไล่ก๊าซ ซึ่งน้ํามันที่ไหลเวียนผ่านไม่นานก่อนที่จะเข้าสู่หม้อต้มอีกครั้ง ในส่วนการกําจัดก๊าซ สิ่งเจือปนที่ระเหยง่ายที่สุดจะไหลออกมา การไล่ก๊าซเกิดขึ้นจากการกระจายอุณหภูมิในปั๊มที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง ของเหลวจากปั๊มที่ควบแน่นซึ่งไหลผ่านผนังที่เย็นลงเป็นฟิล์มบางๆ จะเพิ่มขึ้นจนถึงอุณหภูมิประมาณ 266°F (130°C) ต่ํากว่าระดับการแพร่กระจายต่ําสุด เพื่อให้ส่วนประกอบระเหยง่ายระเหยและถูกกําจัดออกโดยปั๊มรอง ดังนั้น ของเหลวปั๊มที่ระเหยซ้ําจะประกอบด้วยส่วนประกอบที่ระเหยง่ายกว่าของน้ํามันปั๊มเท่านั้น
ความเร็วในการปั๊มของปั๊มแพร่กระจาย
ขนาดของความเร็วในการปั๊มเฉพาะ S ของปั๊มแบบแพร่กระจาย กล่าวคือ ความเร็วในการปั๊มต่อหน่วยพื้นที่ของพื้นผิวทางเข้าจริง ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์หลายอย่าง รวมถึงตําแหน่งและขนาดของจังหวะสุญญากาศสูง ความเร็วของไอของของเหลวปั๊ม และความเร็วโมเลกุลเฉลี่ย c- ของก๊าซที่ปั๊ม (ดูสมการ 1.17) ด้วยความช่วยเหลือของทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซ ความเร็วในการปั๊มเฉพาะสูงสุดที่บรรลุได้ที่อุณหภูมิห้องบนอากาศที่ปั๊มจะคํานวณเป็น S max = 11.6 l · s -1 · cm -2 นี่คือค่าการนําไฟฟ้าการไหล (โมเลกุล) เฉพาะของพื้นที่ทางเข้าของปั๊ม ซึ่งคล้ายกับช่องเปิดของพื้นที่ผิวหน้าเดียวกัน (ดูสมการ 1.30) โดยทั่วไปแล้ว ปั๊มแบบแพร่กระจายจะมีความเร็วในการปั๊มที่สูงกว่าสําหรับก๊าซที่มีน้ําหนักเบาะกว่า
(1.17)
(1.30)
ในการกําหนดลักษณะเฉพาะของประสิทธิภาพของปั๊มแพร่กระจาย จะมีการกําหนดปัจจัยที่เรียกว่า HO นี่คืออัตราส่วนของอัตราการปั๊มที่เฉพาะเจาะจงที่ได้จริงต่ออัตราการปั๊มที่เฉพาะเจาะจงสูงสุดที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎี ในกรณีของปั๊มแพร่กระจายจาก Leybold จะได้ค่าที่เหมาะสมที่สุด (0.3 สําหรับปั๊มขนาดเล็กที่สุด และสูงสุด 0.55 สําหรับปั๊มขนาดใหญ่ที่สุด)
ปั๊มกระจายน้ํามันที่ผลิตโดย Leybold
ปั๊มกระจายน้ํามันหลากหลายรุ่นที่ผลิตโดย Leybold แตกต่างกันในคุณสมบัติการออกแบบต่อไปนี้ (ดูรูปที่ 2.45).
ภาพที่ 2.45 แผนภาพแสดงหลักการออกแบบของปั๊มแพร่กระจาย
- หน้าแปลนเชื่อมต่อระบบสุญญากาศเบื้องต้น
- แหวนปรับศูนย์พร้อมแผ่นกั้นสุญญากาศเบื้องต้น
- ชุดหัวฉีด
- ท่อน้ํายาหล่อเย็น
- หน้าแปลนเชื่อมต่อสุญญากาศสูง
- แผ่นกั้นของฝาปิดแบบเย็น
- ฝาครอบปั๊ม
- กล่องรวมสัญญาณไฟฟ้า
- แผ่นหุ้มโลหะสําหรับทําความร้อน
ซีรี่ส์ DIP
ในปั๊มเหล่านี้ กระบวนการระเหยของของเหลวปั๊มที่ปราศจากการระเบิดเป็นหลักจะเกิดขึ้นได้ด้วยการออกแบบฮีทเตอร์ที่โดดเด่น ส่งผลให้ความเร็วในการปั๊มคงที่สูงเมื่อเวลาผ่านไป เครื่องทําความร้อนเป็นประเภทภายในและประกอบด้วยตลับทําความร้อนที่ใส่ท่อที่มีแผงการนําความร้อนบัดกรีเข้าไป ท่อที่ทําจากสเตนเลสสตีลถูกเชื่อมในแนวนอนเข้ากับตัวปั๊มและอยู่เหนือระดับน้ํามัน แผงนําความร้อนที่ทําจากทองแดงจะจุ่มลงในของเหลวปั๊มบางส่วนเท่านั้น ชิ้นส่วนเหล่านั้นของแผงการนําความร้อนได้รับการจัดอันดับเพื่อให้ของเหลวปั๊มสามารถระเหยได้อย่างเข้มข้น แต่ไม่มีการล่าช้าในการเดือด ส่วนต่างๆ ของแผงนําความร้อนเหนือระดับน้ํามันจะจ่ายพลังงานเพิ่มเติมให้กับไอน้ํา เนื่องจากการออกแบบพิเศษของระบบทําความร้อน จึงสามารถเปลี่ยนชุดทําความร้อนได้แม้ในขณะที่ปั๊มยังร้อนอยู่
ปั๊ม DIP มาพร้อมกับชุดหัวฉีดในการออกแบบหัวฉีดสี่จังหวะและเหมาะสําหรับการปั๊มในช่วงแรงดัน 10 -2 ถึง 10 -8 mbar
ซีรี่ส์ DIJ
ซีรี่ส์ DIJ มีการออกแบบที่ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมสําหรับการใช้งานที่ต้องการความเร็วในการปั๊มสูงร่วมกับปริมาณก๊าซสูงในช่วงแรงดัน 5x10 -1 ถึง 10 -7 mbar การออกแบบฮีตเตอร์ที่มีแผงการนําไฟฟ้าถูกนํามาจากซีรี่ส์ DIP แต่ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม ปั๊ม DIJ มาพร้อมกับดีไซน์หน้าแปลนแทนที่จะเป็นแบบท่อ ซึ่งจะนําตลับทําความร้อนมาใช้ในท่อสเตนเลสสตีล ตลับฮีตเตอร์ติดตั้งอย่างแน่นหนาและป้องกันการรั่วซึมในภาชนะฮีตเตอร์และจุ่มลงในของเหลวปั๊มโดยตรง การออกแบบนี้ทําให้การให้ความร้อนของของเหลวปั๊มดีขึ้นมากขึ้น รวมถึงความสามารถในการบํารุงรักษาที่ง่ายขึ้น ชุดเจ็ตประกอบด้วยจังหวะการปล่อยออกเพิ่มเติม ซึ่งนําไปสู่ความเสถียรของแรงดันสุญญากาศเบื้องต้นที่สูงขึ้นและปริมาณก๊าซที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากหลักการของปั๊มแบบแพร่กระจายขึ้นอยู่กับน้ํามันทําความร้อน ปั๊มเหล่านี้จึงจัดการกับปัญหาสําคัญข้อหนึ่ง ประมาณ 80% ของพลังงานที่นําเข้าสู่ปั๊มจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม ซีรี่ส์ DIJ มาพร้อมกับฉนวนหุ้มรอบๆ ภาชนะทําความร้อน ซึ่งจะแยกภาชนะออกจากสภาพแวดล้อมโดยรอบและทําให้เวลาในการอุ่นเครื่องและการใช้พลังงานดีขึ้น
Check out the video below to see a pumping animation of an oil diffusion pump in action
น้ํามันหล่อลื่น
น้ํามันชนิดใดที่ใช้ในปั๊มแพร่กระจาย
ของเหลวปั๊มที่เหมาะสมสําหรับปั๊มกระจายน้ํามันคือน้ํามันแร่และน้ํามันซิลิโคน น้ํามันดังกล่าวมีข้อกําหนดที่เข้มงวด ซึ่งเฉพาะของเหลวพิเศษเท่านั้นที่สามารถตอบสนองได้ คุณสมบัติเหล่านี้ เช่น ความดันไอน้ํา ความต้านทานความร้อน และสารเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่ออากาศ จะกําหนดตัวเลือกของน้ํามันที่จะใช้ในปั๊มประเภทใดประเภทหนึ่ง หรือเพื่อให้ได้สุญญากาศสูงสุดที่กําหนด ความดันไอของน้ํามันที่ใช้ในปั๊มไอน้ําต่ํากว่าความดันของปรอท ของเหลวปั๊มอินทรีย์มีความไวในการปฏิบัติงานมากกว่าปรอท เนื่องจากน้ํามันสามารถสลายตัวได้เมื่อมีการนําอากาศเข้ามาในระยะยาว อย่างไรก็ตาม น้ํามันซิลิโคนจะทนทานต่อการไหลเข้าของอากาศบ่อยครั้งในปั๊มที่ใช้งานอยู่เป็นเวลานานขึ้น
น้ํามันแร่ทั่วไปที่ Leybold นําเสนอสําหรับปั๊มแพร่กระจายคือ LVO500 น้ํามันแร่นี้มีเศษส่วนของผลิตภัณฑ์พื้นฐานคุณภาพสูง ( ดูแคตตาล็อกของเรา ) ที่กลั่นด้วยความระมัดระวังเป็นพิเศษ LVO 500 เป็นน้ํามันปั๊มแบบแพร่กระจายมาตรฐานของเราสําหรับการใช้งานในสุญญากาศสูงที่มีความเสถียรทางความร้อนที่ดี
เพื่อประสิทธิภาพสูงสุด Leybold ขอนําเสนอ LVO521 ( ดูแคตตาล็อกของเรา ) สารละลายน้ํามันซิลิโคนความบริสุทธิ์สูงที่มีซิลิโคนพิเศษเพื่อช่วยให้คุณได้รับประสิทธิภาพสูงสุดจากปั๊มของคุณในการใช้งานสุญญากาศระดับสูงและสูงพิเศษ มีความเสถียรทางความร้อนสูงและทนต่อการออกซิเดชันและการสลายตัวได้ดี
สําหรับปั๊มฉีดไอน้ํามัน Leybold นําเสนอ LVO540 ( ดูแคตตาล็อกของเรา ) ซึ่งเป็นน้ํามันไฮโดรคาร์บอนชนิดพิเศษ โดยมีอายุการใช้งานของน้ํามันที่ยาวนานขึ้นและมีความเสถียรของอุณหภูมิที่ดีขึ้น ทนต่อความร้อนและสารเคมีได้ดีเยี่ยม และมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันในระดับสูง ให้ความเร็วในการปั๊มสูงที่จําเป็นของปั๊มไอน้ําในช่วงสุญญากาศปานกลาง
ปั๊มกระจายความร้อน
พลังงานเครื่องทําความร้อนที่จ่ายอย่างต่อเนื่องสําหรับการระเหยของเหลวปั๊มในปั๊มขับเคลื่อนของเหลวต้องถูกกระจายโดยการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ พลังงานที่จําเป็นสําหรับการปั๊มก๊าซและไอระเหยมีน้อยมาก ผนังด้านนอกของปลอกหุ้มของปั๊มแบบแพร่กระจายจะถูกระบายความร้อนโดยทั่วไปด้วยน้ํา อย่างไรก็ตาม ปั๊มกระจายน้ํามันขนาดเล็กยังสามารถระบายความร้อนด้วยกระแสอากาศได้ เนื่องจากอุณหภูมิผนังต่ําไม่ได้เป็นปัจจัยสําคัญต่อประสิทธิภาพเท่ากับปั๊มกระจายปรอท ปั๊มกระจายน้ํามันสามารถทํางานได้ดีที่อุณหภูมิผนังที่ 86°F (30°C) ในขณะที่ผนังของปั๊มกระจายปรอทต้องถูกทําให้เย็นลงถึง 59°F (15°C) เพื่อปกป้องปั๊มจากอันตรายจากความล้มเหลวของน้ําหล่อเย็น - ในขอบเขตที่ขดลวดน้ําหล่อเย็นไม่ได้ถูกควบคุมโดยการสวิตช์ป้องกันที่ทํางานด้วยความร้อน - ควรติดตั้งเครื่องตรวจสอบการไหลเวียนน้ําในวงจรน้ําหล่อเย็น ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงการระเหยของของเหลวปั๊มจากผนังปั๊ม
ปรอทสามารถใช้ในปั๊มแพร่กระจายได้หรือไม่
ปรอทสามารถใช้เป็นของเหลวปั๊มได้ เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ระหว่างการระเหยจะไม่สลายตัวหรือออกซิไดซ์อย่างรุนแรงเมื่ออากาศเข้ามา อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิห้อง จะมีแรงดันไอน้ําที่ค่อนข้างสูงที่ 10 -3 mbar หากต้องการบรรลุความดันขั้นสุดท้ายโดยรวมที่ต่ํากว่า จําเป็นต้องใช้ตัวดักความเย็นที่มีก๊าซไนโตรเจนเหลว ด้วยความช่วยเหลือของปั๊มดังกล่าว จึงสามารถได้รับแรงดันรวมขั้นสุดท้ายที่ 10 -10 mbar ด้วยปั๊มกระจายปรอท เนื่องจากปรอทเป็นพิษตามที่ได้กล่าวไปแล้ว และเนื่องจากเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ปัจจุบันจึงแทบไม่เคยใช้เป็นของเหลวปั๊มเลย
พื้นฐานของเทคโนโลยีสุญญากาศ
ดาวน์โหลด eBook "พื้นฐานของเทคโนโลยีสุญญากาศ" เพื่อค้นพบข้อมูลสําคัญและกระบวนการของปั๊มสุญญากาศ
การอ้างอิง
- สัญลักษณ์สุญญากาศ
- คําจํากัดความ
- ข้อมูลอ้างอิงและแหล่งข้อมูล
สัญลักษณ์สุญญากาศ
สัญลักษณ์สุญญากาศ
อภิธานศัพท์ของสัญลักษณ์ที่ใช้กันทั่วไปในแผนผังเทคโนโลยีสุญญากาศเพื่อแสดงภาพประเภทปั๊มและชิ้นส่วนต่างๆ ในระบบปั๊ม
คําจํากัดความ
คําจํากัดความ
ภาพรวมของหน่วยวัดที่ใช้ในเทคโนโลยีสุญญากาศและสัญลักษณ์ที่หมายถึงอะไร รวมถึงหน่วยวัดสมัยใหม่ที่เทียบเท่ากับหน่วยวัดในอดีต
ข้อมูลอ้างอิงและแหล่งข้อมูล
ข้อมูลอ้างอิงและแหล่งข้อมูล
ข้อมูลอ้างอิง แหล่งข้อมูล และการอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความรู้พื้นฐานของเทคโนโลยีสุญญากาศ
สัญลักษณ์สุญญากาศ
อภิธานศัพท์ของสัญลักษณ์ที่ใช้กันทั่วไปในแผนผังเทคโนโลยีสุญญากาศเพื่อแสดงภาพประเภทปั๊มและชิ้นส่วนต่างๆ ในระบบปั๊ม
คําจํากัดความ
ภาพรวมของหน่วยวัดที่ใช้ในเทคโนโลยีสุญญากาศและสัญลักษณ์ที่หมายถึงอะไร รวมถึงหน่วยวัดสมัยใหม่ที่เทียบเท่ากับหน่วยวัดในอดีต
ข้อมูลอ้างอิงและแหล่งข้อมูล
ข้อมูลอ้างอิง แหล่งข้อมูล และการอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความรู้พื้นฐานของเทคโนโลยีสุญญากาศ
