บัลลาสต์ก๊าซคืออะไรและทํางานอย่างไร
ประโยชน์ของบัลลาสต์ก๊าซ
อุปกรณ์บัลลาสต์ก๊าซ (ดูรูปที่ 2.13) ป้องกันการควบแน่นของไอระเหยในห้องปั๊มของปั๊ม เมื่อปั๊มไอระเหย ไอระเหยเหล่านี้อาจถูกบีบอัดจนถึงแรงดันไออิ่มตัวที่อุณหภูมิของปั๊มเท่านั้น ตัวอย่างเช่น หากปั๊มไอน้ําที่อุณหภูมิปั๊ม 158°F (70°C) ไออาจถูกบีบอัดจนถึง 312 mbar เท่านั้น (แรงดันไออิ่มตัวของน้ําที่ 158°F (70°C) (ดูตาราง XIII)) เมื่อบีบอัดต่อไป ไอน้ําจะควบแน่นโดยไม่เพิ่มแรงดัน ไม่มีการสร้างแรงดันเกินในปั๊มและวาล์วระบายอากาศไม่เปิด แต่ไอน้ําจะยังคงอยู่ในรูปของน้ําในปั๊มและอิมัลชันกับน้ํามันของปั๊ม ซึ่งจะทําให้คุณสมบัติการหล่อลื่นของน้ํามันลดลงอย่างรวดเร็วมาก และปั๊มอาจติดขัดแม้ว่าจะดูดซับน้ํามากเกินไปก็ตาม
ปฏิบัติการ
ก่อนที่จะเริ่มกระบวนการบีบอัดจริง (ดูรูปที่ 2.13) ปริมาณอากาศที่กําหนดไว้อย่างแม่นยํา ("บัลลาสต์ก๊าซ") จะถูกปล่อยเข้าสู่ห้องปั๊มของปั๊ม ปริมาณจะลดอัตราส่วนการบีบอัดของปั๊มให้เหลือ 10:1 สูงสุด ตอนนี้ไอระเหยที่ถูกดูดเข้ามาโดยปั๊มอาจถูกบีบอัดร่วมกับบัลลาสต์ก๊าซก่อนที่จะถึงจุดควบแน่นและถูกปล่อยออกจากปั๊ม อย่างไรก็ตาม แรงดันบางส่วนของไอระเหยที่ถูกดูดเข้าไปจะต้องไม่เกินค่าที่กําหนด ค่าดังกล่าวต้องต่ําพอที่จะไม่ทําให้ไอระเหยควบแน่นที่อุณหภูมิการทํางานของปั๊มได้ในกรณีของการบีบอัดด้วยตัวคูณ 10 เมื่อปั๊มไอน้ํา ค่าสําคัญนี้เรียกว่า "ความทนทานต่อไอน้ํา
แสดงไว้ในภาพประกอบ 2.14 คือกระบวนการปั๊มที่มีและไม่มีบัลลาสต์ก๊าซ เนื่องจากเกิดขึ้นในปั๊มใบพัดโรตารี่เมื่อปั๊มไอระเหยที่ควบแน่นได้
ต้องปฏิบัติตามข้อกําหนดสองข้อเมื่อปั๊มไอระเหย:
1) ปั๊มต้องอยู่ที่อุณหภูมิการทํางาน
2) วาล์วบัลลาสต์ก๊าซต้องเปิดอยู่
(เมื่อวาล์วบัลลาสต์ก๊าซเปิดอยู่ อุณหภูมิของปั๊มจะเพิ่มขึ้นประมาณ 50°F (10°C) ก่อนที่จะปั๊มไอระเหย ควรใช้งานปั๊มเป็นเวลาครึ่งชั่วโมงโดยที่วาล์วบัลลาสต์ก๊าซเปิดอยู่)
ตาราง XIII ความดันอิ่มตัว p5 และความหนาแน่นของไอ eD ของน้ําในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -148°F (-100°C) ถึง +284°F (+140°C)
รูปภาพ 2.13 กระบวนการทํางานภายในปั๊มใบพัดโรตารี่ที่มีบัลลาสต์ก๊าซ
- 1-2 การดูด
- 2-5 การบีบอัด
- 3-4 ทางเข้าก๊าซบัลลาสต์
- 5-6 การปล่อย
รูปภาพ 2.14 แผนภาพของกระบวนการปั๊มในปั๊มใบพัดโรตารี่แบบไม่มีและมีอุปกรณ์บัลลาสต์ก๊าซเมื่อปั๊มสารที่ควบแน่นได้
a) ไม่มีบัลลาสต์ก๊าซ
1) ปั๊มเชื่อมต่อกับภาชนะซึ่งเกือบหมดอากาศแล้ว (70 mbar) ดังนั้นจึงต้องลําเลียงอนุภาคไอส่วนใหญ่
2) ห้องปั๊มถูกแยกออกจากภาชนะ - การบีบอัดเริ่มต้นขึ้น
3) เนื้อหาในห้องปั๊มถูกบีบอัดจนไอระเหยควบแน่นเป็นหยด - ยังไม่ถึงแรงดันเกิน
4) อากาศที่ตกค้างจะสร้างแรงดันเกินที่จําเป็นและเปิดวาล์วระบาย แต่ไอระเหยจะควบแน่นแล้วและหยดน้ําจะตกตะกอนในปั๊ม
ข) ที่มีบัลลาสต์ก๊าซ
1) ปั๊มเชื่อมต่อกับภาชนะซึ่งเกือบหมดอากาศแล้ว (70 mbar) ดังนั้นจึงต้องลําเลียงอนุภาคไอส่วนใหญ่
2) ห้องปั๊มถูกแยกออกจากภาชนะ - ตอนนี้วาล์วบัลลาสต์ก๊าซซึ่งเติมอากาศเพิ่มเติมจากภายนอกเข้าไปในห้องปั๊มจะเปิดออก - อากาศเพิ่มเติมนี้เรียกว่าบัลลาสต์ก๊าซ
3) วาล์วระบายถูกกดเปิด และอนุภาคของไอน้ําและก๊าซจะถูกผลักออกมา - แรงดันเกินที่จําเป็นสําหรับการเกิดขึ้นนี้จะเกิดขึ้นเร็วมากเนื่องจากอากาศบัลลาสต์ก๊าซเสริม เนื่องจากในตอนเริ่มต้นกระบวนการปั๊มทั้งหมดจะไม่สามารถเกิดการควบแน่นได้
4) ปั๊มจะปล่อยอากาศและไอระเหยเพิ่มเติม
การปั๊มก๊าซและไอระเหยพร้อมกัน
เมื่อปั๊มก๊าซถาวรและไอระเหยที่สามารถควบแน่นได้จากระบบสุญญากาศพร้อมกัน ปริมาณก๊าซถาวรมักเพียงพอที่จะป้องกันการควบแน่นของไอระเหยภายในปั๊ม ปริมาณไอระเหยที่สามารถปั๊มได้โดยไม่มีการควบแน่นในปั๊มสามารถคํานวณได้ดังนี้:
(2.1)
โดยที่: pvapor = คือแรงดันบางส่วนของไอน้ําที่ทางเข้าของปั๊ม
p perm = คือความดันรวมของก๊าซถาวรทั้งหมดที่ปั๊มที่ทางเข้าของปั๊ม
p vapor,sat = แรงดันอิ่มตัวของไอระเหยที่ปั๊มขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ (ดูรูปที่ 2.15).
p sum = p ไอเสีย + วาล์ว Δp + ตัวกรองไอเสีย Δp
วาล์ว Δp = คือความแตกต่างของแรงดันทั่ววาล์วระบาย ซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของปั๊มและสภาวะการทํางานเป็น 0.2 ... 0.4 บาร์
Δp ตัวกรองไอเสีย = คือความแตกต่างของแรงดันทั่วตัวกรองไอเสียเท่ากับ 0 ... 0.5 บาร์
รูปภาพ 2.15 ความดันไอน้ําอิ่มตัว: ตารางอุณหภูมิ
ตัวอย่าง
แรงดันของไอน้ําในส่วนผสมอากาศ/ไอน้ําต้องไม่เกิน 23% ของแรงดันรวมของส่วนผสม
ความทนทานต่อไอน้ำ
กรณีพิเศษที่สําคัญในข้อควรพิจารณาทั่วไปที่กล่าวถึงข้างต้นเกี่ยวกับหัวข้อความทนทานต่อไอน้ําคือการปั๊มไอน้ํา ตาม PNEUROP ความทนทานต่อไอน้ําถูกกําหนดดังนี้:
"ความทนทานต่อไอน้ําคือความดันสูงสุดที่ปั๊มสุญญากาศสามารถดูดและลําเลียงไอน้ําบริสุทธิ์ได้อย่างต่อเนื่องภายใต้สภาวะอุณหภูมิแวดล้อมและแรงดันปกติ (68°F/20°C, 1013 mbar) ค่านี้แสดงเป็นหน่วย mbar โดยจะเรียกว่า P W,O
การใช้สมการ (2.3) กับกรณีพิเศษนี้หมายถึง:
(2.4)
หากใช้อากาศบรรยากาศที่มีความชื้น 50 % สําหรับก๊าซบัลลาสต์ จากนั้น p vapor, g.b. = 13 mbar; ด้วย B/S = 0.10 - ตัวเลขปกติในทางปฏิบัติ - และ p sum (แรงดันไอเสียรวม) = 1330 mbar ความทนทานต่อไอน้ํา p W,0 เป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิของปั๊มจะแสดงโดยกราฟที่ต่ําที่สุดในรูปที่ 2.16. กราฟอื่นๆ สอดคล้องกับการปั๊มของส่วนผสมไอน้ํา-อากาศ ดังนั้น p perm = p air O) ซึ่งระบุโดยสัญลักษณ์ pL ในหน่วยมิลลิบาร์ ในกรณีเหล่านี้ สามารถปั๊มแรงดันบางส่วนของไอน้ํา pw ได้ในปริมาณที่สูงขึ้นตามที่แสดงในแผนภาพ ดังนั้น ตัวเลขสําหรับ p W,0 ที่ระบุในแคตตาล็อกจึงอ้างอิงถึงขีดจํากัดล่างและอยู่ในด้านความปลอดภัย
รูปภาพ 2.16 แรงดันบางส่วน pw ของไอน้ําที่สามารถปั๊มได้โดยที่วาล์วบัลลาสต์ก๊าซเปิดอยู่โดยไม่มีการควบแน่นในปั๊ม โดยเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิปั๊มสําหรับแรงดันบางส่วนต่างๆ pL ของอากาศ กราฟที่ต่ําที่สุดสอดคล้องกับความทนทานต่อไอน้ํา pw,o ของปั๊ม
ตามสมการ 2.4 การเพิ่มขึ้นของบัลลาสต์ก๊าซ B จะส่งผลให้ความทนทานต่อไอน้ําเพิ่มขึ้น p W,0 ในทางปฏิบัติ การเพิ่มขึ้นของ B โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของปั๊มบัลลาสต์ก๊าซจังหวะเดียวจะถูกจํากัดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าสุญญากาศขั้นสุดท้ายที่บรรลุได้สําหรับปั๊มบัลลาสต์ก๊าซที่ทํางานด้วยวาล์วบัลลาสต์ก๊าซเปิดจะแย่ลงเมื่อบัลลาสต์ก๊าซ B เพิ่มขึ้น ข้อควรพิจารณาที่คล้ายคลึงกันนี้ยังใช้กับสมการทั่วไป 2.3 สําหรับความทนทานต่อไอระเหย p vapor
เมื่อเริ่มต้นกระบวนการปั๊มลง ปั๊มบัลลาสต์ก๊าซควรทํางานโดยที่วาล์วบัลลาสต์ก๊าซเปิดอยู่เสมอ ในเกือบทุกกรณี จะมีชั้นน้ําบาง ๆ อยู่บนผนังภาชนะ ซึ่งจะระเหยทีละน้อยเท่านั้น เพื่อให้ได้แรงดันขั้นสุดท้ายที่ต่ํา ควรปิดวาล์วบัลลาสต์ก๊าซหลังจากปั๊มไอระเหยออกแล้วเท่านั้น โดยทั่วไปแล้ว ปั๊มของ Leybold สามารถทนต่อไอน้ําได้ตั้งแต่ 33 ถึง 66 mbar ปั๊มสองจังหวะอาจมีระดับความทนทานต่อไอน้ําอื่นๆ ที่สอดคล้องกับอัตราส่วนการบีบอัดระหว่างจังหวะต่างๆ ของปั๊ม หากปั๊มมีห้องปั๊มที่มีขนาดแตกต่างกัน
ก๊าซอื่นๆ เช่น บัลลาสต์
โดยทั่วไปแล้วจะใช้อากาศบรรยากาศเป็นสื่อกลางสําหรับบัลลาสต์ก๊าซ ในกรณีพิเศษ เมื่อปั๊มก๊าซที่ระเบิดได้หรือเป็นพิษ เช่น ก๊าซถาวรอื่นๆ เช่น ก๊าซบริสุทธิ์หรือก๊าซไนโตรเจน
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
