水(液)环式真空泵工作原理pdf

  水（液）环式真空泵工作原理 水环真空泵（简称水环泵）是一种粗真空泵，它所能获得的极限 线Pa，串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵也可 用作压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围 为1~2×105Pa表压力。 水环泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿 山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程 中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空 回潮和真空脱气等，水环泵得到普遍的应用。由于真空应用技术的飞 跃发展，水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中 气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、 含水的气体，因此，水环泵应用日益增多。 水环式真空泵的 工作液也可采用其他合适的液体，不管采用哪种工作液均统称为液环 式真空泵。水环式真空泵是液环式真空泵中最常见、应用最广泛的一 种泵。 如图：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针 方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个 决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰 好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上 叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环内界面之间 形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮叶片分成和叶片数目相等 的若干个小腔。如果以叶轮的下部 0°为起点，那么叶轮在旋转前 180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体 被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小 腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出 泵外。 综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气 的，因此它属于变容式真空泵。 水环泵和别的类型的机械真空泵相比有如下优点：  结构相对比较简单，制造精度要求不高，容易加工。  结构紧密相连，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。 故用小的结构尺寸，能够得到大的排气量，占地面积也小。  压缩气体绝大多数都是等温的，即压缩气体过程气温变化很小。  由于泵腔内没有金属磨擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损 很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。  吸气均匀，工作平稳可靠，简单易操作，维修方便。 水环泵也有其缺点：  效率低，一般在30%左右，较好的可达50%。  真空度低，这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作 液饱和蒸气压的限制。用水作工作液，极限压强只能达到 2000~4000Pa。用油作工作液，可达130Pa。 总之，由于水环泵中气体压缩是等温的，故可以抽除易燃、易爆 的气体。由于没排气阀及摩擦表面，故可以抽除带尘埃的气体、可 凝性气体和气水混合物。有了这些突出的特点，尽管它效率低，仍然 得到了广泛的应用。 液环真空泵的汽蚀现象 液环真空泵在工作时，在一定温度下，当低压处的液体压力 低于在该温度下的汽化压力（即饱和蒸汽压），液体开始汽化而产生 气泡，并随液体进入高压区时，气泡破裂，周围液体迅速填充原气泡 空穴，产生水力冲击。这种气泡的产生、发展和破裂现象就称为汽蚀。 在液环真空泵的工作过程中，吸入区域的绝对压力与被抽系统的绝对 压力是一致的。也就是说，被抽系统的真空度越高，吸入区域的真空 度也越高。 液环真空泵需要用液体作为工作介质。每种液体在某一温度下都 有对应的饱和蒸汽压。当吸入区域的绝对压力越接近液体的饱和蒸汽 压时，液体越接近沸腾状态。这时，在吸入区域的工作液表面会产生 大量的汽泡，由于液体在工作腔内产生的工作液蒸汽会占据部分工作 腔的空间，泵对外的吸气能力会会降低。当吸入区域的压力达到工 作液的饱和蒸汽压时，可以认为工作腔内全部充满了工作液蒸汽，此 时泵对外的吸气能力接近于0，而此时泵的汽蚀现象也最为严重。 如果工作液是水，水温越高，泵的抽气性能直线下降越多。水温对水 环真空泵的抽气速率的影响可参照本手册72页。 液环泵的汽蚀损坏和离心式水泵的汽蚀损坏原理是一样的，都是在汽 泡产生和破裂的部位，金属表面出现点蚀现象，严重的会出现蜂窝状 损坏。如果真空泵叶轮在汽蚀部位有较大的残余应力，还会引起应力 释放，产生裂纹。 由于泵汽蚀时，气泡在高压区连续发生突然破裂，以及伴随的 强烈水击，而产生噪声和振动。能听到像爆豆似的劈劈啪啪的声音。 实测根据结果得出，汽蚀引起的振动频率范围为 600～25000Hz，压力达 49MPa。 如果上述气泡在金属表面上破裂，金属表面将受到连续强烈的水 击，出现麻点，金属晶粒松动并剥落而成蜂窝状，甚至穿孔。汽蚀破 坏除机械作用外，还伴随有电解、非物理性腐蚀等多种

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