Gaz balast nedir ve nasıl çalışır?
Wolfgang Gaede tarafından 1935 yılında geliştirilen gaz balast tesisi, pompadaki buharın yoğuşmasını önler. Döner paletli, döner pistonlu ve trokoid pompalarda kullanılan gaz balast tesisatı, sadece kalıcı gazların değil, aynı zamanda daha büyük miktarlarda yoğuşabilir gazların pompalanmasına da olanak tanır.
Gaz balastın avantajları
Gaz balast tertibatı (bkz. Şekil 2,13) pompanın pompa haznesinde buharların yoğuşmasını önler. Buharlar pompalanırken buharlar yalnızca pompa sıcaklığında doygun buhar basıncına kadar sıkıştırılabilir. Örneğin, 158°F (70°C) pompa sıcaklığında su buharı pompalanıyorsa, buhar yalnızca 312 mbar'a sıkıştırılabilir (158°F (70°C) su doygunluk buharı basıncı (bkz. Tablo XIII)). Daha fazla sıkıştırıldığında, su buharı basıncı artırmadan yoğuşur. Pompada aşırı basınç oluşmaz ve egzoz valfi açılmaz. Bunun yerine su buharı pompada su olarak kalır ve pompanın yağı ile emülsifiye olur. Bu, yağın yağlama özelliklerini çok çabuk bozar ve pompa çok fazla su aldığında bile sıkışabilir.
Çalışma prensipleri
Asıl sıkıştırma işlemi başlamadan önce (bkz. Şekil 2,13), pompanın pompalama haznesine tam olarak tanımlanmış miktarda hava ("gaz balastı") verilir. Miktar, pompanın sıkıştırma oranı maks. 10:1'e düşecek şekildedir. Artık pompa tarafından emilen buharlar, yoğuşma noktasına ulaşmadan ve pompadan dışarı atılmadan önce gaz balast ile birlikte sıkıştırılabilir. Ancak emilen buharların kısmi basıncı belirli bir değeri aşmamalıdır. 10 kat sıkıştırma durumunda buharların pompanın çalışma sıcaklığında yoğuşamayacağı kadar düşük olmalıdır. Su buharı pompalanırken bu kritik değere "su buharı toleransı" denir.
Şekilde şematik olarak gösterilmiştir 2,14, yoğuşabilir buharlar pompalanırken döner paletli pompada gerçekleştiği için gaz balastlı ve gaz balastsız pompalama işlemidir.
Buharları pompalarken iki gereklilik karşılanmalıdır:
1) pompa çalışma sıcaklığında olmalıdır.
2) gaz balast valfi açık olmalıdır.
(Gaz balast valfi açıkken pompanın sıcaklığı yaklaşık 50°F (10°C) artar. Buharları pompalamadan önce pompa, gaz balast valfi açık haldeyken yarım saat çalıştırılmalıdır).
Tablo XIII -148°F (-100°C) ila +284°F (+140°C) sıcaklık aralığında su doygunluk basıncı p5 ve buhar yoğunluğu eD
Şekil 2.13 Gaz balastlı döner paletli pompa içindeki çalışma süreci
- 1-2 Emme
- 2-5 Sıkıştırma
- 3-4 Gaz balast girişi
- 5-6 Deşarj
Şekil 2.14 Yoğuşabilir maddeler pompalanırken gaz balast cihazı olmadan ve gaz balast cihazı ile döner paletli pompada pompalama işleminin şeması.
a) Gaz balastsız
1) Pompa, neredeyse havasız (70 mbar) olan hazneye bağlıdır - bu nedenle çoğunlukla buhar parçacıklarını taşıması gerekir
2) Pompa haznesi hazneden ayrılır - sıkıştırma başlar
3) Pompa haznesinin içeriği, buhar damlacıklar halinde yoğunlaşacak kadar sıkıştırılmıştır - aşırı basınca henüz ulaşılmamıştır
4) Artık hava artık yalnızca gerekli aşırı basıncı üretir ve tahliye valfini açar, ancak buhar zaten yoğuşmuştur ve damlacıklar pompada çökelir.
b) Gaz balastlı
1) Pompa, neredeyse havasız (70 mbar) olan hazneye bağlıdır - bu nedenle çoğunlukla buhar parçacıklarını taşıması gerekir
2) Pompa haznesi hazneden ayrılır - şimdi pompa haznesinin dışarıdan ilave hava ile doldurulduğu gaz balast valfi açılır - bu ilave havaya gaz balast denir
3) Tahliye valfine basılarak açılır ve buhar ve gaz partikülleri dışarı itilir - bunun gerçekleşmesi için gereken aşırı basınca, başlangıçta tüm pompalama prosesinde yoğuşma meydana gelmediğinden, ilave gaz balast havası nedeniyle çok erken ulaşılır
4) Pompa daha fazla hava ve buhar boşaltır
Gazların ve buharların eş zamanlı pompalanması
Bir vakum sisteminden kalıcı gazlar ve yoğuşabilir buharlar eş zamanlı olarak pompalanırken, kalıcı gaz miktarı genellikle pompanın içindeki buharların yoğuşmasını önlemek için yeterli olacaktır. Pompada yoğuşma olmadan pompalanabilecek buhar miktarı aşağıdaki gibi hesaplanabilir:
(2,1)
Burada: pvapor = pompanın girişindeki buharın kısmi basıncıdır.
p perm = pompanın girişindeki pompalanan tüm kalıcı gazların toplam basıncıdır.
p buhar,sat = sıcaklığa bağlı olarak pompalanan buharın doygunluk basıncıdır (bkz. Şekil 2,15).
p toplam = p egzoz + Δp valf + Δp egzoz filtresi
Δp valfi = pompa tipine ve çalışma koşullarına bağlı olarak 0,2 ... 0,4 bar değerine ulaşan egzoz valfi üzerindeki basınç farkıdır.
Δp egzoz filtresi = egzoz filtresindeki basınç farkı 0 ... 0,5 bar'dır.
Şekil 2.15 Doygunluk buhar basınçları: Sıcaklıkları içeren tablo
Ön izleme
Seri halinde harici yağ buharı filtreli bir döner paletli pompa ile su buharı ve hava karışımı pompalanır. Aşağıdaki değerler denklemin (2,1) uygulanması için kullanılır:
Hava/su buharı karışımındaki su buharı basıncı, karışımın toplam basıncının %23'ünü aşmamalıdır.
Su buharı toleransı
Buhar toleransı konusuyla ilgili yukarıda belirtilen genel hususlardaki önemli bir özel durum, su buharının pompalanmasıdır. PNEUROP'a göre su buharı toleransı aşağıdaki gibi tanımlanmıştır:
"Su buharı toleransı, bir vakum pompasının normal ortam sıcaklıklarında ve basınç koşullarında (68°F/20°C, 1013 mbar) sürekli olarak saf su buharını çekebileceği ve taşıyabileceği en yüksek basınçtır. mbar cinsinden verilmiştir". P W,O olarak adlandırılır.
Bu özel durum için denklemin (2,3) uygulanması şu anlama gelir:
(2,4)
Gaz balast gazı için %50 nemli atmosferik hava kullanılıyorsa, o zaman p buhar, g.b. = 13 mbar; B/S = 0,10 - uygulamada normal bir rakam - ve p toplam (toplam egzoz basıncı) = 1330 mbar ile, pompa sıcaklığının bir fonksiyonu olarak su buharı toleransı p W,0 Şekil 2,16. Diğer eğriler su buharı-hava karışımlarının pompalanmasına karşılık gelir, bu nedenle p perm = p air O), milibar cinsinden pL sembolüyle belirtilir. Bu durumlarda, şemada gösterildiği gibi daha yüksek miktarda su buharı kısmi basıncı pw pompalanabilir. Bu nedenle katalogda verilen p W,0 değerleri alt sınırı ifade eder ve güvenli taraftadır.
Şekil 2.16 Çeşitli hava kısmi basınçları pL için pompa sıcaklığının bir fonksiyonu olarak, pompada yoğuşma olmadan gaz balast valfi açıkken pompalanabilen su buharı kısmi basıncı pw. En düşük eğri, pompanın su buharı toleransına pw,o karşılık gelir.
Denklem 2,4'e göre, gaz balast B'deki bir artış artan su buharı toleransı p W,0 ile sonuçlanır. Uygulamada, B'deki bir artış, özellikle tek kademeli gaz balast pompalarında, gaz balast valfi açıkken çalışan bir gaz balast pompası için ulaşılabilir nihai vakum, gaz balast B arttıkça kötüleştiği için sınırlandırılır. Buhar toleransı p buhar için genel denklem 2,3 için de benzer hususlar geçerlidir.
Pompalama işleminin başlangıcında gaz balast pompası her zaman gaz balast valfi açık halde çalıştırılmalıdır. Neredeyse her durumda kabın duvarında ince bir su tabakası bulunur ve bu tabaka sadece yavaş yavaş buharlaşır. Düşük nihai basınçlara ulaşmak için gaz balast valfi yalnızca buhar pompalandıktan sonra kapatılmalıdır. Leybold pompaları genellikle 33 ile 66 mbar arasında su buharı toleransı sunar. İki kademeli pompalar, farklı boyutlarda pompalama haznelerine sahip olmaları koşuluyla, kademeleri arasındaki sıkıştırma oranına karşılık gelen diğer su buharı toleransı seviyeleri sunabilir.
Balast olarak diğer gazlar
Genellikle gaz balast ortamı olarak atmosferik hava kullanılır. Özel durumlarda, patlayıcı veya toksik gazlar pompalanırken, örneğin soy gazlar veya azot gibi diğer kalıcı gazlar kullanılabilir.
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
