Difüzyon pompası nasıl çalışır?
Difüzyon pompaları temel olarak şunlardan oluşur (bkz. Şekil 2,44) ve üç, dört veya beş kademeli nozul sistemine (A - D) sahip bir pompa gövdesi (3) ile donatılmıştır. Pompa sıvısı olarak görev yapan yağ kazanda (2) bulunur ve buradan elektrikli ısıtma (1) ile buharlaştırılır. Pompa sıvısı buharı, yükselme borularından geçer ve ultrasonik hızla halka şeklindeki nozüllerden (A - D) çıkar. Daha sonra bu şekilde oluşturulan jet bir şemsiye gibi genişler ve pompa sıvısının yoğuştuğu duvara ulaşır. Sıvı kondens duvar boyunca ince bir tabaka halinde aşağı doğru akar ve sonunda kazana geri döner. Buharın yayılması nedeniyle buhar yoğunluğu nispeten düşüktür. Havanın veya pompalanan gazların (veya buharların) jete difüzyonu o kadar hızlıdır ki, yüksek hızına rağmen jet pompalanan ortamla neredeyse tamamen doyurulur. Bu nedenle, geniş bir basınç aralığında difüzyon pompaları yüksek pompalama hızına sahiptir. Bu, difüzyon pompasının tüm çalışma bölgesi (≤ 10 -3 mbar) boyunca neredeyse sabittir, çünkü bu düşük basınçlardaki hava jeti etkileyemez, dolayısıyla akışı bozulmaz. Daha yüksek giriş basınçlarında, püskürtme yönü değişir. Sonuç olarak, pompalama hızı yaklaşık 10 -1 mbar'da ölçülemeyecek kadar azalır.
Şekil 2,44 Difüzyon pompasının çalışma modu.
- Isıtıcı
- Kazan
- Pompa gövdesi
- Soğutucular
- Yüksek vakum flanşı
- Gaz molekülleri
- Buhar jeti
- Ön vakum bağlantısı
- A, B, C, D Memeler
Ön vakum basıncı da buhar jetini etkiler ve değeri belirli bir kritik sınırı aşarsa zararlı hale gelir. Bu sınıra maksimum destek basıncı veya kritik ön basınç denir. Seçilen destek pompasının kapasitesi, difüzyon pompasından tahliye edilen gaz miktarının maksimum destek basıncına yakın veya bu basıncı aşan bir destek basıncı oluşturmadan pompalanacağı şekilde olmalıdır.
Ulaşılabilir en yüksek basınç, pompanın yapısına, kullanılan pompa sıvısının buhar basıncına, pompa sıvısının olası maksimum yoğuşmasına ve kabın temizliğine bağlıdır. Ayrıca pompa sıvısının tanka geri akması uygun bölmeler veya soğuk kapanlarla mümkün olduğunca azaltılmalıdır.
Pompa yağının gazdan arındırılması - kirlenmenin önlenmesi
Yağ difüzyon pompalarında, pompa sıvısının kazana geri gönderilmeden önce gazdan arındırılması gerekir. Pompa yağı ısıtıldığında, pompada ayrışma ürünleri oluşabilir. Haznedeki kontaminasyon pompaya girebilir veya öncelikle pompada kalabilir. Pompa sıvısının bu bileşenleri, tanktan uzak tutulmazlarsa difüzyon pompasının ulaşabileceği en yüksek basıncı önemli ölçüde kötüleştirebilir. Bu nedenle, pompa sıvısı bu safsızlıklardan ve emilen gazlardan arındırılmalıdır.
Bu, devridaim eden yağın kazana geri girmeden kısa bir süre önce geçtiği gaz giderme bölümünün işlevidir. Gazdan arındırma bölümünde en uçucu yabancı maddeler dışarı çıkar. Gazdan arındırma, pompadaki dikkatle kontrol edilen sıcaklık dağılımı ile elde edilir. Soğutulmuş duvarlardan ince bir film olarak akan yoğuşmuş pompa sıvısı, uçucu bileşenlerin buharlaşmasına ve destek pompası tarafından uzaklaştırılmasına olanak sağlamak için en düşük difüzyon aşamasının yaklaşık 266°F (130°C) altına yükseltilir. Bu nedenle, yeniden buharlaşan pompa sıvısı yalnızca pompa yağının daha az uçucu bileşenlerinden oluşur.
Difüzyon pompasının pompalama hızı
Bir difüzyon pompasının spesifik pompalama hızı S'nin büyüklüğü (yani gerçek giriş yüzeyi alanı birimi başına pompalama hızı), yüksek vakum aşamasının konumu ve boyutları, pompalama sıvısı buharının hızı ve pompalanan gazın ortalama moleküler hızı c- dahil olmak üzere çeşitli parametrelere bağlıdır (bkz. denklem 1,17). Gazların kinetik teorisi yardımıyla, pompalama havası oda sıcaklığında elde edilebilecek maksimum spesifik pompalama hızı S max = 11,6 l · s -1 · cm -2 olarak hesaplanır. Bu, pompanın giriş alanının spesifik (moleküler) akış iletkenliğidir ve aynı yüzey alanının açıklığına benzer (bkz. denklem 1,30). Genel olarak difüzyon pompaları, daha hafif gazlara kıyasla daha yüksek bir pompalama hızına sahiptir.
(1,17)
(1,30)
Bir difüzyon pompasının verimliliğini karakterize etmek için HO faktörü olarak adlandırılan faktör tanımlanır. Bu, elde edilen gerçek spesifik pompalama hızının teorik olarak mümkün olan maksimum spesifik pompalama hızına oranıdır. Leybold difüzyon pompalarında optimum değerlere ulaşılır (en küçük pompalar için 0,3 ve daha büyük pompalar için 0,55'e kadar).
Leybold tarafından üretilen yağ difüzyon pompaları
Leybold tarafından üretilen çeşitli yağ difüzyon pompaları aşağıdaki tasarım özelliklerinde farklılık gösterir (bkz. Şekil 2,45).
Şekil 2,45 Difüzyon Pompası tasarım prensibini gösteren Şema.
- Ön vakum bağlantı flanşı
- Ön vakum bölmeli merkezleme halkası
- Püskürtücü
- Soğutucu sıvı hattı
- Yüksek vakum bağlantı flanşı
- Soğuk kapak bölmesi
- Pompa muhafazası
- Elektrik bağlantı kutusu
- Isıtma için sac kaplama
DIP serisi
Bu pompalarda, zaman içinde son derece sabit bir pompalama hızı sağlayan olağanüstü ısıtıcı tasarımı sayesinde pompa sıvısı için esasen patlamasız bir buharlaşma süreci elde edilir. Isıtıcı dahili tiptedir ve termal iletkenlik panellerine lehimlenmiş tüplerin yerleştirildiği ısıtma kartuşlarından oluşur. Paslanmaz çelik borular pompa gövdesine yatay olarak kaynaklanmıştır ve yağ seviyesinin üzerinde yer alır. Bakırdan yapılmış termal iletkenlik panelleri sadece kısmen pompa sıvısına batırılmıştır. Termal iletkenlik panellerinin bu parçaları, pompa sıvısının yoğun bir şekilde ancak herhangi bir kaynama gecikmesi olmadan buharlaşabileceği şekilde derecelendirilmiştir. Yağ seviyesinin üzerindeki termal iletkenlik panellerinin bu kısımları buhara ek enerji sağlar. Isıtma sisteminin özel tasarımı nedeniyle, ısıtıcı kartuşları pompa hala sıcakken de değiştirilebilir.
DIP pompaları, dört kademeli nozul tasarımında bir jet yığınıyla donatılmıştır ve 10 -2 ila 10 -8 mbar basınç aralığında pompalama için uygundur.
DIJ serisi
DIJ serisi, 5x10 -1 ila 10 -7 mbar basınç aralığında yüksek gaz verimiyle birlikte yüksek pompalama hızının gerektiği uygulamalar için daha da iyileştirilmiş bir tasarıma sahiptir. İletkenlik panelli ısıtıcı tasarımı DIP serisinden alınmıştır ancak daha da iyileştirilmiştir. Isıtıcı kartuşlarının paslanmaz çelik borulara yerleştirildiği borulu tasarım yerine, DIJ pompalar ile flanşlı bir tasarım sağlanır. Isıtıcı kartuşları, ısıtıcı tankına güvenli ve sızdırmaz bir şekilde monte edilir ve doğrudan pompa sıvısına daldırılır. Bu tasarım, pompa sıvısının daha iyi ısıtılmasının yanı sıra daha kolay bakım olanağı sağlar. Jet yığını, daha yüksek ön vakum basıncı stabilitesi ve daha yüksek gaz verimi sağlayan ek bir ejektör kademesi içerir. Difüzyon pompası prensibi ısıtma yağına dayandığından, bu pompalar önemli bir sorunla başa çıkmaktadır. Pompaya getirilen enerjinin yaklaşık %80'i çevreye salınır. DIJ serisi, ısıtıcı tankının etrafında çevreden yalıtım sağlayan ve ısınma süresini ve enerji tüketimini iyileştiren bir yalıtım ceketi ile donatılmıştır.
Check out the video below to see a pumping animation of an oil diffusion pump in action
Pompa Sıvıları
Difüzyon pompalarında hangi yağ kullanılır?
Yağ difüzyon pompaları için uygun pompa sıvıları mineral yağlar ve silikon yağlardır. Yalnızca özel sıvılar tarafından karşılanabilen bu tür yağlar ağır taleplere tabidir. Özellikle havaya karşı olmak üzere buhar basıncı, termal ve kimyasal direnç gibi özellikleri, belirli bir pompa tipinde kullanılacak yağın seçimini veya belirli bir en yüksek derecede vakumlama elde edilmesini belirler. Buhar pompalarında kullanılan yağların buhar basıncı, cıvanın buhar basıncından daha düşüktür. Organik pompa sıvıları, yağlar uzun süreli hava girişiyle ayrışabileceğinden çalışma sırasında cıvadan daha hassastır. Ancak silikon yağlar, çalışma sırasında pompaya sık sık hava girmesine karşı daha uzun süre dayanır.
Leybold'un Difüzyon Pompaları için sunduğu tipik mineral yağ LVO500'dür. Bu mineral yağ, özel bir özenle damıtılmış yüksek kaliteli bir baz ürünün ( kataloğumuza bakın ) fraksiyonlarına sahiptir. LVO 500, iyi termal stabiliteye sahip yüksek vakum uygulamaları için standart difüzyon pompa yağımızdır.
Optimum performans için Leybold, yüksek ve ultra yüksek vakum uygulamalarında pompanızdan en iyi performansı elde etmenize yardımcı olmak için özel bir silikon içeren yüksek saflıkta bir silikon yağı çözümü olan LVO521'i ( kataloğumuza bakın) sunar. Yüksek termal stabiliteye sahiptir ve oksidasyona ve ayrışmaya karşı son derece dirençlidir.
Leybold, yağ buharı jeti pompaları için özel bir hidrokarbon yağı olan LVO540'ı ( kataloğumuza bakın ) sunmaktadır. Uzun yağ ömrüne ve iyileştirilmiş sıcaklık kararlılığına sahiptir, termal ve kimyasal olarak son derece dirençlidir ve yüksek derecede oksidasyon direncine sahiptir. Orta vakum aralığında buhar jeti pompalarının temel yüksek pompalama hızını sağlar.
Soğutma difüzyon pompaları
Sıvı tahrik pompalarında pompa sıvısının buharlaştırılması için sürekli olarak sağlanan ısıtıcı gücü, etkili soğutma ile dağıtılmalıdır. Gazların ve buharların pompalanması için gereken enerji minimumdur. Difüzyon pompalarının gövdesinin dış duvarları genellikle suyla soğutulur. Ancak daha küçük yağ difüzyon pompaları da hava akımıyla soğutulabilir, çünkü düşük duvar sıcaklığı cıva difüzyon pompalarında olduğu kadar verimlilik açısından belirleyici değildir. Yağ difüzyon pompaları 86°F (30°C) duvar sıcaklıklarında iyi çalışabilirken, cıva difüzyon pompalarının duvarları 59°F'ye (15°C) kadar soğutulmalıdır. Pompaları soğutma suyu arızası tehlikesinden korumak için (soğutma suyu bobini termal olarak çalıştırılan koruyucu anahtarlamayla kontrol edilmediği sürece) soğutma suyu devresine bir su sirkülasyon monitörü kurulmalıdır; bu nedenle pompa sıvısının pompa duvarlarından buharlaşması önlenmelidir.
Difüzyon pompalarında cıva kullanılabilir mi?
Pompa sıvısı olarak cıva kullanılabilir. Buharlaşma sırasında hava girdiğinde ayrışmayan veya güçlü bir şekilde oksitlenmeyen bir kimyasal elementtir. Ancak oda sıcaklığında 10 -3 mbar'lık nispeten yüksek bir buhar basıncına sahiptir. Daha düşük nihai toplam basınçlara ulaşılacaksa sıvı nitrojenli soğuk kapanlar gereklidir. Bunların yardımıyla, cıva difüzyon pompalarıyla 10 -10 mbar'lık en yüksek toplam basınçlar elde edilebilir. Daha önce de belirtildiği gibi cıva zehirli olduğundan ve çevre için tehlikeli olduğundan günümüzde pompa sıvısı olarak neredeyse hiç kullanılmamaktadır.
Vakum Teknolojisinin Temelleri
Vakum pompası temellerini ve proseslerini keşfetmek için "Vakum Teknolojisinin Temelleri" adlı e-Kitabımızı indirin.
Referanslar
- Vakum sembolleri
- Terimler Sözlüğü
- Referanslar ve kaynaklar
Vakum sembolleri
Vakum sembolleri
Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış
Referanslar ve kaynaklar
Referanslar ve kaynaklar
Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma
Vakum sembolleri
Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış
Referanslar ve kaynaklar
Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma
