Vacuum generation banner component

Xả khí là gì và nó hoạt động như thế nào?

Thiết bị dung môi khí được phát triển vào năm 1935 bởi Wolfgang Gaede ngăn ngừa sự ngưng tụ hơi nước trong bơm. Thiết bị dung môi khí như được sử dụng trong các bơm cánh quạt xoay, pít-tông xoay và bơm trochoid, không chỉ cho phép bơm khí vĩnh viễn mà còn cho phép bơm lượng khí ngưng tụ lớn hơn.

Lợi ích của dung môi khí

Thiết bị dung môi khí (xem Hình 2,13) ngăn hơi ngưng tụ trong khoang bơm của bơm. Khi bơm hơi nước, chúng chỉ có thể được nén đến áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ của bơm. Ví dụ: nếu bơm hơi nước ở nhiệt độ bơm 158°F (70°C), hơi nước chỉ có thể được nén đến 312 mbar (áp suất hơi bão hòa của nước ở 158°F (70°C) (xem Bảng XIII)). Khi nén thêm, hơi nước ngưng tụ mà không tăng áp suất. Không tạo ra áp suất quá cao trong bơm và van xả không mở. Thay vào đó, hơi nước vẫn còn dưới dạng nước trong bơm và nhũ tương với dầu của bơm. Điều này làm suy giảm rất nhanh các đặc tính bôi trơn của dầu và bơm thậm chí có thể bị kẹt khi đã hấp thụ quá nhiều nước. 

Cách thức hoạt động

Trước khi quá trình nén thực tế bắt đầu (xem Hình 2,13), một lượng không khí được xác định chính xác ("xả khí") được đưa vào khoang bơm của bơm. Số lượng được thiết kế sao cho tỷ lệ nén của bơm giảm xuống tối đa 10:1. Bây giờ hơi đã được bơm hút vào có thể được nén cùng với dung môi khí trước khi đạt đến điểm ngưng tụ và được đẩy ra khỏi bơm. Tuy nhiên, áp suất riêng phần của hơi nước được hút vào không được vượt quá một giá trị nhất định. Nó phải thấp đến mức trong trường hợp nén bằng hệ số 10, hơi nước không thể ngưng tụ ở nhiệt độ vận hành của bơm. Khi bơm hơi nước, giá trị quan trọng này được gọi là "dung sai hơi nước".

Hình minh họa 2,14 là quy trình bơm có và không có dung môi khí như diễn ra trong bơm cánh quạt xoay khi bơm hơi nước ngưng tụ. 

Phải đáp ứng hai yêu cầu khi bơm hơi nước: 
1) bơm phải ở nhiệt độ vận hành. 
2) van xả khí phải được mở. 
(Với van điều áp khí mở, nhiệt độ của bơm tăng khoảng 50°F (10°C). Trước khi bơm hơi, bơm nên được vận hành trong nửa giờ với van điều áp khí mở). 

Bảng XIII Áp suất bão hòa p5 và tỷ trọng hơi eD của nước trong phạm vi nhiệt độ từ -148°F (-100°C) đến +284°F (+140°C)

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

Hình 2.13 Quy trình làm việc trong bơm cánh quạt xoay có dung môi khí

  1. 1-2 Hút
  2. 2-5 Nén
  3. 3-4 Cổng nạp dung môi khí
  4. 5-6 Xả 
Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

Hình 2.14 Sơ đồ quy trình bơm trong bơm cánh quạt xoay không có và có thiết bị dung môi khí khi bơm các chất ngưng tụ.

a) Không có dung môi khí

1) Bơm được kết nối với bình, đã gần như không khí (70 mbar) - do đó phải vận chuyển hầu hết các hạt hơi
2) Buồng bơm được tách khỏi bình - bắt đầu nén
3) Nội dung của khoang bơm đã bị nén đến mức hơi nước ngưng tụ thành các giọt - chưa đạt được áp suất quá cao
4) Không khí còn lại chỉ tạo ra áp suất quá mức cần thiết và mở van xả, nhưng hơi đã ngưng tụ và các giọt được kết tủa trong bơm.

b) Với dung môi khí
1) Bơm được kết nối với bình, đã gần như không khí (70 mbar) - do đó phải vận chuyển hầu hết các hạt hơi
2) Buồng bơm được tách khỏi bình - giờ đây van dung môi khí, qua đó buồng bơm được nạp thêm không khí từ bên ngoài, mở ra - không khí bổ sung này được gọi là dung môi khí
3) Van xả bị ép mở, và các hạt hơi nước và khí bị đẩy ra ngoài - áp suất quá cao cần thiết để điều này xảy ra đạt được rất sớm do khí dung môi khí bổ sung, vì lúc đầu toàn bộ quá trình bơm không thể ngưng tụ
4) Bơm xả thêm không khí và hơi nước

Bơm khí và hơi đồng thời

Khi bơm đồng thời khí vĩnh viễn và hơi nước ngưng tụ từ hệ thống chân không, lượng khí vĩnh viễn thường đủ để ngăn ngừa hơi nước ngưng tụ bên trong bơm. Lượng hơi nước có thể được bơm mà không bị ngưng tụ trong bơm có thể được tính toán như sau: 

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

(2,1)

Trong đó: pvapor = là áp suất riêng phần của hơi ở cổng nạp của bơm.
p perm = là tổng áp suất của tất cả các khí vĩnh viễn được bơm tại cổng nạp của bơm. 
p vapor,sat = là áp suất bão hòa của hơi được bơm, tùy thuộc vào nhiệt độ (xem Hình 2,15). 
p sum = pxả + Δp van + Δp bộ lọcxả 
Δp van = là chênh lệch áp suất qua van xả, tùy thuộc vào loại bơm và điều kiện vận hành là 0,2 ... 0,4 bar.
Δp bộ lọc khí xả = là chênh lệch áp suất trên bộ lọc khí xả là 0 ... 0,5 bar.  

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

Hình 2.15 Áp suất hơi bão hòa: Bảng nhiệt độ

Ví dụ

Với bơm cánh quạt xoay có bộ lọc sương dầu bên ngoài nối tiếp, hỗn hợp hơi nước và không khí được bơm. Các giá trị sau được sử dụng để áp dụng phương trình (2,1): 

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

Áp suất hơi nước trong hỗn hợp hơi nước/không khí không được vượt quá 23% tổng áp suất của hỗn hợp. 

Dung sai hơi nước

Một trường hợp đặc biệt quan trọng trong các cân nhắc chung được đưa ra ở trên liên quan đến chủ đề dung nạp hơi nước là việc bơm hơi nước. Theo PNEUROP, dung nạp hơi nước được định nghĩa như sau: 

"Khả năng chịu hơi nước là áp suất cao nhất mà một bơm chân không, trong điều kiện nhiệt độ và áp suất môi trường bình thường (68°F/20°C, 1013 mbar), có thể liên tục hấp thụ và vận chuyển hơi nước tinh khiết. Nó được trích dẫn bằng mbar". Nó được chỉ định là P W,O.

Áp dụng phương trình (2,3) cho trường hợp đặc biệt này có nghĩa là: 

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

(2,4)

Nếu sử dụng khí khí quyển có độ ẩm 50 % cho khí dung môi khí, thì p hơi, g.b. = 13 mbar; với B/S = 0,10 - một con số thông thường trong thực tế - và p tổng (tổng áp suất xả) = 1330 mbar, dung sai hơi nước p W,0 như là một chức năng của nhiệt độ của bơm được thể hiện bởi đường cong thấp nhất trong sơ đồ Hình 2,16. Các đường cong khác tương ứng với việc bơm hỗn hợp hơi nước-không khí, do đó p perm = p không khí O), được biểu thị bằng biểu tượng pL tính bằng milibar. Trong những trường hợp này, có thể bơm một lượng hơi nước áp suất riêng phần pw cao hơn như minh họa trong sơ đồ. Do đó, các số liệu cho p W,0 được cung cấp trong catalog đề cập đến giới hạn dưới và ở phía an toàn. 

Leybold - Vacuum Fundamentals graphics

Hình 2.16 Áp suất một phần pw của hơi nước có thể được bơm với van ổn định khí mở mà không bị ngưng tụ trong bơm, như một chức năng của nhiệt độ bơm cho các áp suất một phần khác nhau pL của không khí. Đường cong thấp nhất tương ứng với dung sai hơi nước pw,o của bơm.

Theo phương trình 2,4, việc tăng dung sai hơi nước p W,0sẽ dẫn đến tăng dung sai dung môi khí B. Trong thực tế, việc tăng dung môi B, đặc biệt là trong trường hợp bơm dung môi khí một tầng, bị hạn chế bởi thực tế là chân không cuối có thể đạt được cho bơm dung môi khí hoạt động với van dung môi khí mở sẽ trở nên tồi tệ hơn khi dung môi khí B tăng. Những cân nhắc tương tự cũng áp dụng cho phương trình chung 2,3 đối với dung sai hơi nước p vapor

Khi bắt đầu quy trình bơm, bơm dung môi khí phải luôn được vận hành với van dung môi khí mở. Trong hầu hết các trường hợp, một lớp nước mỏng sẽ xuất hiện trên thành bình, mà chỉ bay hơi dần dần. Để đạt được áp suất cuối thấp, chỉ nên đóng van ổn định khí sau khi hơi đã được bơm ra. Bơm Leybold thường có khả năng chịu hơi nước từ 33 đến 66 mbar. Bơm hai tầng có thể cung cấp các mức độ dung nạp hơi nước khác tương ứng với tỷ lệ nén giữa các tầng - miễn là bơm có buồng bơm có kích thước khác nhau. 

Khí khác như dung môi

Thông thường, không khí trong khí quyển được sử dụng làm môi trường dung môi khí. Trong các trường hợp đặc biệt, khi bơm khí dễ cháy nổ hoặc độc hại, ví dụ, các khí vĩnh viễn khác như khí noble hoặc nitơ có thể được sử dụng.

Download Software

Kiến thức cơ bản về công nghệ chân không 

Tải eBook "Nguyên tắc cơ bản của công nghệ chân không" của chúng tôi để khám phá những điều cần thiết và quy trình của bơm chân không. 

Tài liệu tham khảo

Biểu tượng chân không

Biểu tượng chân không

Bảng thuật ngữ các biểu tượng thường được sử dụng trong các sơ đồ công nghệ chân không để thể hiện trực quan các loại bơm và các bộ phận trong hệ thống bơm

Đọc thêm tại đây

Bảng thuật ngữ

Bảng thuật ngữ

Tổng quan về các đơn vị đo được sử dụng trong công nghệ chân không và các biểu tượng đại diện cho gì, cũng như các đơn vị tương đương hiện đại của các đơn vị lịch sử

Đọc thêm tại đây

Tài liệu tham khảo

Tài liệu tham khảo

Tham khảo, nguồn và đọc thêm liên quan đến kiến thức cơ bản về công nghệ chân không

Đọc thêm tại đây

Biểu tượng chân không

Bảng thuật ngữ các biểu tượng thường được sử dụng trong các sơ đồ công nghệ chân không để thể hiện trực quan các loại bơm và các bộ phận trong hệ thống bơm

Đọc thêm tại đây

Bảng thuật ngữ

Tổng quan về các đơn vị đo được sử dụng trong công nghệ chân không và các biểu tượng đại diện cho gì, cũng như các đơn vị tương đương hiện đại của các đơn vị lịch sử

Đọc thêm tại đây

Tài liệu tham khảo

Tham khảo, nguồn và đọc thêm liên quan đến kiến thức cơ bản về công nghệ chân không

Đọc thêm tại đây

Production / People Image Pictures

Hãy cùng trao đổi

Chúng tôi tập trung vào sự gần gũi với khách hàng. Hãy liên hệ với chúng tôi nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào.

Liên hệ với chúng tôi

Loading...