如何選擇乾燥應用的真空幫浦

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基本上，我們必須在短期乾燥與可能需要數小時甚或數天的乾燥製程之間做出區分。不管乾燥期間多長，所有乾燥製程都要大致依照相關頁面的說明執行。

作為應用的範例，我們描述了鹽的乾燥 (短期乾燥)，這是一個已經經過實證的乾燥製程。

鹽的乾燥

首先，質量中水含量約為 8% 的 881lbs (400kg) 細分鹽要在可能最短的時間 (約 1 小時) 內乾燥，直到質量中水含量低於 1% 為止。預期的水演化量約為 61lbs (28kg)。腔室中的鹽會在該造製程中持續攪拌並加熱至約 176°F (80°C)。真空系統的圖解如圖 2.78 所示。

圖 2.78 鹽的乾燥真空圖。包含魯式幫浦、冷凝器與迴轉活塞幫浦，用於逐步切換抽氣製程的幫浦組合。

填充鹽的真空腔室
魯式幫浦
冷凝器
節流閥
迴轉葉片幫浦

在乾燥時間的前四分之一中，遠超過一半以上的水蒸氣量發生了質變。然後冷凝器是實際的主幫浦。由於高水蒸氣溫度，以及在乾燥開始時非常高的水蒸氣壓力，冷凝器的凝結效率會明顯提升。在圖 2.78 中可以瞭解，2 m² 凝結表面的冷凝器可在 15 分鐘內於 100 mbar 的進氣壓力下凝結約 3 加侖 (15 l) 的水。但是，在此初始製程中，必須確保迴轉幫浦進氣口處的水蒸氣壓力不超過其水氣耐受度 60 mbar。這可以透過使用節流閥調節迴轉葉片幫浦進氣壓力來保證。由於前級幫浦在此級段只需抽出一小部分的非凝結性氣體，迴轉葉片幫浦 SOGEVAC SV65B 就足夠了。隨著製程時間的增加，水蒸氣演化會減少，冷凝器中的水蒸氣壓力也會降低。在腔室中的水壓下降到 27 mbar 以下之後，魯式幫浦便會切入。此後水蒸氣會被更快速地抽離腔室，冷凝器中的壓力會增加，其凝結效率會再次提升。當水蒸氣達到飽和蒸氣壓力時，冷凝器會由閥所隔絕。此時，腔室中的水蒸汽壓力只有約 4 mbar，抽氣會由含有氣鎮前級幫浦的魯式幫浦完成，直到水蒸氣壓力達到約 0.65 mbar 為止。從經驗上可以假定鹽現在已經達到所需乾燥度了。
現今的乾燥幫浦技術可在無須節流閥的前提下執行相同製程。例如，使用乾燥螺旋幫浦 VARODRY VD65，無需複雜的壓縮調節即可完成製程。在製程的前幾階段中，幫浦的水氣耐受度將會短時間超標。這將會導致幫浦內產生一些冷凝水。這些水將會由 VARODRY 抽出，並於稍後壓力下降時直接乾燥。

紙張的乾燥

如果幫浦要在更長的製程期間處於正確大小，將製程分成數個特性區段是一種權宜之計。舉例來說，以下將說明紙張乾燥，紙張的初始含水量為 8%，容器的體積為 V。

1. 排空

前級幫浦必須就容器體積與所需抽氣時間進行評等。此抽氣時間會根據所需製程時間安排：如果製程要在 12 –-15 小時之後完成，抽氣時間不應延續超過 1 小時。前級幫浦的大小可以根據該主題的頁面輕鬆計算。

2. 預乾燥

在預乾燥期間 – 根據執行工作時所在的壓力區域 – 會抽出約 75% 的濕氣。此預乾燥過程應佔據乾燥時間的三分之一。進行預乾燥的比率幾乎全部取決於熱供應是否足夠。若要在 5 h 內預乾燥 1 噸的紙張，必須蒸發 132lbs (60kg) 的水；也就是說，蒸發水需要約 40 kWh 的能量消耗。由於紙張必須同時加熱至約 248°F (120°C) 的溫度，必須提供約 20 kW 的平均能量。每小時的平均蒸氣演化量為 26lbs (12kg)。因此，容量為 33lbs (15kg)/h 的冷凝器應該就足夠了。如果在排空之前紙張預熱足夠 (或許透過空氣循環乾燥)，在乾燥的第一個小時中，必須預期雙蒸氣演化。

3. 主乾燥

(2.37)

(2.38)

如果在第二階段中，接下來 5 h 的壓力要從 20 降到約 5.3 mbar，並且要抽出 75% 的總濕度 (即 33lbs (15kg) 的總濕度的 19%)，根據方程式 (2.37) 與 (2.38)，幫浦的抽氣速度必須為

根據方程式 1.7，33lbs (15kg) 的水蒸氣在 59°F (15°C) 之下對應於以下數量的水蒸氣

因此魯式幫浦會是適當的幫浦。產出中允許的剩餘濕氣決定了可達到的極限真空壓力。極限真空壓力與剩餘濕氣之間的關係對於每個產出而言是固定的，但產出與產出之間是不同的。Leybold 在此領域的應用上有多年經驗。假定需要 0.1% 的殘留含水量，且其必要極限真空壓力為 6 · 10^-2 mbar。在最後 5 h 中，會去除剩餘的 6% 含水量，或 11lbs (5kg) 的水。在約 0.65 mbar 的平均壓力之下，2000 m³/h 的蒸氣會質變。以下提供兩種可能性：

a) 繼續使用上述魯式幫浦。總極限真空壓力根據質變的水蒸氣量固定於某個值。等到達到約 6.5 · 10-2 mbar 的壓力，這自然會需要較長時間。

b) 從一開始，選擇了較大的魯式幫浦 (例如抽氣速度為 2000 m³/h 的幫浦是適合的)。對於較大量的紙張 (例如 11,023 lbs 或 5000 kg) 而言，這樣的抽氣系統將會是適合的，其在最高達 20,000 m³/h 的水蒸氣抽氣速度時會將壓力自動從 27 降低至 10^-2 mbar。使用此類幫浦時，乾燥所需的完整時間會顯著減少。

部落格與 Wiki 選擇幫浦真空產生真空基礎說明