蒸汽噴射真空泵工作效率影響因素分析

蒸汽噴射真空泵抽氣量大、工作范圍寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件,是一種用途廣泛的真空設(shè)備,主要應(yīng)用于除氣、脫色、干燥、脫臭、蒸餾、制冷及輸送等方面。特別是其對(duì)吸入氣體無(wú)選擇性,在食品生產(chǎn)、石油化工、油脂加工、聚酯生產(chǎn)、含有機(jī)溶劑的物料濃縮等場(chǎng)合,與機(jī)械真空泵(油泵)相比顯示出卓越的優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)蒸汽噴射真空泵的影響因素進(jìn)行了分析,以便為其廣泛應(yīng)用提供參考。

蒸汽噴射真空泵的工作原理

蒸汽噴射真空泵是利用流體流動(dòng)時(shí)的靜壓能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的氣體動(dòng)力學(xué)原理來(lái)形成真空。具有一定壓力的水蒸汽通過(guò)拉瓦爾噴嘴喉徑時(shí)達(dá)到聲速,到噴嘴的擴(kuò)散部時(shí),靜壓能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,達(dá)到超聲速,同時(shí)噴嘴出口處形成真空,被抽氣體在壓差的作用下,被抽入吸入室,和以超聲速的蒸汽一邊混合一邊進(jìn)入文丘里管,然后以亞聲速?gòu)奈那鹄锏臄U(kuò)散管排出,同時(shí)混合的氣體速度逐漸降低,壓力隨之升高,而后從排出口排出。如果將幾個(gè)噴射泵串聯(lián)起來(lái)使用,泵與泵中間加入冷凝器使蒸汽冷凝,便可得到更高的真空度。整臺(tái)蒸汽噴射真空泵由若干級(jí)泵體與冷凝器兩大部分組成。各級(jí)泵體均由噴嘴、入室及擴(kuò)壓器組成,噴嘴可以是單只,也可以是多只,噴嘴一般采用不銹鋼材料,吸入室和擴(kuò)壓器等其它部件可采用不銹鋼、鑄鐵及碳鋼等材料。

影響蒸汽噴射真空泵能力的主要因素

1、工作蒸汽及其干度

蒸汽壓力偏低及壓力波動(dòng)均對(duì)真空泵的能力有較大影響,因此蒸汽壓力不應(yīng)低于要求的工作壓力,但所用真空泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已定型,過(guò)多提高蒸汽壓力并不會(huì)增加抽氣量及真空度。另外,要確保鍋爐供給的蒸汽壓力穩(wěn)定,最好用一臺(tái)鍋爐專門(mén)給蒸汽噴射泵提供工作蒸汽,這樣蒸汽壓力就不會(huì)出現(xiàn)波動(dòng),真空泵性能穩(wěn)定。

蒸汽的干度對(duì)真空泵的性能也有較大影響,其中含水會(huì)引起真空波動(dòng),含水過(guò)多甚至?xí)椴黄鹫婵?通常的作法是在汽包前加裝汽水分離器以獲得干度較高的工作蒸汽,同時(shí)對(duì)蒸汽管路進(jìn)行有效保溫。為取得最佳的工作效益,為噴射真空泵提供的工作蒸汽應(yīng)為5℃~10℃的過(guò)熱蒸汽。特別是五級(jí)泵,對(duì)蒸汽的品質(zhì)要求非常高,含微量水分都可能引起噴嘴的冰塞,造成開(kāi)第五級(jí)噴射器真空度反而下降或沒(méi)有作用。

2、循環(huán)冷卻水

冷卻水供量不足,冷凝器會(huì)發(fā)熱,氣流聲音變大,真空度迅速下降,甚至蒸汽會(huì)返入抽氣管。對(duì)于列管間冷式冷凝器,應(yīng)保證供水壓力為0.2MPa,供水量應(yīng)比實(shí)際的用量稍微大一點(diǎn),這樣用水的波動(dòng)會(huì)比較平穩(wěn)。另外,為避免供水量不穩(wěn)定而引起真空波動(dòng),最好采用單獨(dú)的循環(huán)水系統(tǒng)對(duì)真空泵的冷凝器進(jìn)行供水。

冷卻水溫太高,真空泵能力會(huì)下降,有時(shí)甚至抽不起真空,一般不超過(guò)32℃。另外,冷卻水溫越高,耗用的蒸汽量越多。

冷卻水質(zhì)對(duì)真空泵能力的影響也是一個(gè)不可忽視的因素,如果水質(zhì)差,硬度高,會(huì)造成冷凝器積垢甚至堵塞,嚴(yán)重影響熱交換性能,使蒸汽難于冷凝,從而影響真空度。所以應(yīng)保證循環(huán)冷卻水為純凈的軟化水。

3、真空泵系統(tǒng)密封

真空泵處于極限狀態(tài)時(shí),第1級(jí)排出的水很少,有時(shí)甚至沒(méi)有。因此,第1級(jí)泵有大量水排出,可以認(rèn)為是系統(tǒng)有泄漏。通常的漏氣原因有:墊片沒(méi)裝、裝錯(cuò)或損壞,螺栓未擰緊,法蘭面損壞,焊縫有沙眼,接頭(壓力表、真空表等)未裝好。

最通用的查漏方法是整個(gè)系統(tǒng)通入帶壓空氣,用肥皂水涂在各處。如有泄漏,漏點(diǎn)會(huì)有氣泡,有時(shí)甚至能聽(tīng)到泄漏的聲音。檢驗(yàn)是否漏氣的最終要求是,用0.2MPa壓縮空氣對(duì)真空系統(tǒng)(包括泵體和大氣腿)進(jìn)行汽密性試驗(yàn),24h壓力下降量不超過(guò)4.8%。

4、噴嘴

噴嘴是影響真空泵性能的重要部件,存在的問(wèn)題有:噴嘴裝錯(cuò)、裝歪、堵塞、損壞、腐蝕和泄漏,不管采取何種預(yù)防措施,噴嘴的堵塞在所難免。一方面由于安裝蒸汽管道時(shí),管道中殘存的鐵屑及焊渣會(huì)堵塞噴嘴;另一方面,真空泵系統(tǒng)停用時(shí),蒸汽管道易生銹,銹斑在使用時(shí)掉落堵塞噴嘴。一般來(lái)說(shuō),第1、2級(jí)噴嘴孔徑較大,不易堵塞,最易堵塞的是第3、4、5級(jí)的噴嘴。噴嘴是否堵塞可通過(guò)觸摸泵頭和冷凝器的溫度來(lái)確認(rèn)。

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