處理蒸氣時可以使用哪種真空幫浦？

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當必須抽排蒸氣時，除了工作壓力與抽氣速度因素外，第三個具決定性的因素是蒸氣分壓 – 這可能因製程的進程而有明顯的不同。此因素對於要安裝的幫浦安排方式具有決定性的影響。就這一點而言，冷凝器是迴轉排氣型幫浦的重要附屬物。它們在抽排蒸氣時具有特別高的抽氣速度。本頁涵蓋水蒸氣的抽氣 (最常見的情況)。考慮因素同樣適用於其他非侵蝕性蒸氣。

抽排水蒸氣

水蒸氣會頻繁由以水或蒸氣作為幫浦流體操作的幫浦去除，例如，水環幫浦或蒸氣噴射幫浦。但是，這主要取決於環境，因為蒸氣噴射幫浦在低壓下的經濟性一般遠低於機械幫浦的經濟性。若要抽排蒸氣，也就是蒸氣部分較多，但空氣部分較少的氣體混合，蒸氣可由冷凝器抽排，而永久氣體則可由以氣鎮操作的相對較小的機械幫浦抽排。
相比之下，由魯式幫浦、冷凝器與前級幫浦組成的幫浦組可在 50 mbar 的進口壓力之下輸送 220lbs (100kg)/h 的蒸氣與 39lbs (18kg)/h 的空氣，其功率需求為 4 – 10 kW (視涉及的空氣量而定)。相同效能的蒸氣噴射幫浦在不更改所涉的空氣量的前提下則需要約 60 kW。若要抽排水蒸氣，氣鎮幫浦與氣鎮幫浦、魯式幫浦和冷凝器的組合特別適合。

使用氣鎮幫浦抽排水蒸氣

蒸氣分壓 pv 與空氣分壓 pp 的比在評估氣鎮幫浦的正確安排方式時扮演著決定性的因素，如前述方程式 2.2 與 2.3 所示。因此，如果已知氣鎮幫浦的水氣耐受度，所得到的圖形可以明確提供針對抽排水蒸氣正確使用氣鎮幫浦的方式 (見圖 2.73)。一般而言，大型單級段迴轉葉片幫浦的操作溫度約在 (60 至 80 °C)，因此水氣耐受度約為 40-60 mbar。此值可用於判定圖 2.73 中的不同操作區域。此外，假定氣鎮幫浦的排放出口壓力可在排放出口閥開啟之前增加至最大 1330。

圖 2.73 氣鎮幫浦與冷凝器抽排水蒸氣的應用區域 (無 GB = 無氣鎮)

區域 A：無氣鎮入口的單級段、迴轉葉片幫浦。

在 419 mbar 及 170°F (77 °C) 之下的飽和蒸汽壓力 p_S下，根據方程式 2.2，提供的需求為 p_v< 0.46 p_p，其中
p_v 是水蒸氣分壓
p_p 是空氣分壓
p_v + p_p = p_tot 總壓力
此需求在單級段迴轉葉片幫浦的完整工作區域中有效，因此，在 10^-1到 1013 mbar 之間的總壓力

區域 B：有氣鎮與入口冷凝器的單級段迴轉葉片幫浦。

在此區域中，水蒸氣壓力超過進氣口的進氣分壓。因此，氣鎮幫浦必須在進氣處插入冷凝器，迴轉葉片幫浦進氣口處的額定水蒸氣分壓不得超過進氣值。冷凝器的正確尺寸根據涉及的水蒸氣量選擇。在 60 mbar 的水氣耐受度之下，此區域的下限為

p_v > 6O + 0.46 p_p mbar

區域 C：具有氣鎮的單級段迴轉葉片幫浦

區域 C 的下限特性由此幫浦的工作區域下限描述。因此，它在約 ptot = 1 mbar。如果此區域中出現大量蒸氣，插入以下冷凝器通常比較經濟：28 mbar 之下的 44lbs (20kg) 蒸氣可產生約 1000 m3 的體積。用前級幫浦抽排此體積並不合理。最佳作法：
如果飽和的水蒸氣出現一段不短的時間，冷凝器應始終插入到幫浦的進氣口。

因此，需要注意的是，魯式幫浦應始終在低進氣壓力下插入到冷凝器的前端，使凝結容量得到本質上的提升。凝結容量不只取決於蒸汽壓力，還取決於冷媒溫度。因此，在低蒸汽壓力下，只能在冷媒溫度相對較低時得到有效凝結。例如，在低於 6.5 mbar 的蒸汽壓力下，只有在冷媒溫度低於 32°F (0°C) 時插入冷凝器才合理。通常在低壓下，會抽排蒸氣與非飽和水蒸氣的蒸氣混合 (如需詳細資訊，請參閱冷凝器的頁面)。一般而言，可以免除冷凝器。

區域 D：雙級段迴轉葉片幫浦、魯式幫浦與蒸氣噴射幫浦，始終依據製程中的相關總壓力

另外還必須注意的是，雙級段氣鎮幫浦的水氣耐受度經常低於對應單級段幫浦的水氣耐受度。

使用魯式幫浦抽排水蒸氣

通常，魯式幫浦的經濟性並沒有在 40 mbar 以上的壓力下連續操作的氣鎮幫浦高。以變頻器操作魯式幫浦因此限制了幫浦在較粗壓力之下的速度，但特定能量消耗的確是更討喜。如果安裝魯式幫浦來抽排蒸氣，就跟氣鎮幫浦一樣，可以透過圖表來瞭解所有可能的情況 (見圖 2.74)。

Areas of application for Roots pumps and condensers pumping water vapor (w/o GB = without gas ballast)

圖 2.74 魯式幫浦與冷凝器抽排水蒸氣的應用區域 (無 GB = 無氣鎮)

區域 A：具有單級段迴轉葉片幫浦但無氣鎮的魯式幫浦。

由於魯式幫浦與迴轉葉片幫浦之間壓縮極低，以下內容在此也適用：

p_v < 0.46 p_p

需求在幫浦組合的完整工作區域上有效，因此，適用於 10-2 到 40 mbar 之間的總壓力(或對於具有旁路管線或變頻驅動器的魯式幫浦為 1013 mbar)。

區域 B：主冷凝器、具有旁路管線或變頻器的魯式幫浦、中間冷凝器及氣鎮幫浦。

此組合只有在要連續在高於 40 mbar 的進氣壓力之下抽排大量水蒸氣時才具有經濟性。主冷凝器的大小取決於涉及的蒸氣量。中間冷凝器必須將蒸氣分壓降低到低於 60 mbar。因此，氣鎮幫浦應僅大到足以防止中間冷凝器後的空氣分壓超過特定值即可；例如，如果魯式幫浦後的總壓力 (其始終等於中間冷凝器後的總壓力) 為 133 mbar，氣鎮幫浦必須至少在 73 mbar 的空氣分壓之下抽氣，即由魯式幫浦輸送給它的空氣量。否則，它必須吸入比它能夠耐受的更多的水蒸氣。這是基本需求：只有在也抽排空氣時，使用氣鎮幫浦才是聰明的！

在理想的無洩漏容器中，氣鎮幫浦應在達到所需壓力後，且僅使用冷凝器繼續抽排時才隔開。冷凝器的頁面說明了幫浦與冷凝器的最佳可能組合