氣鎮裝置的三個主要參量的計算
閱讀本文時,建議先看下:氣鎮的結構與工作原理
1、防止泵內凝結液生成的最小氣鎮量
假定:a、泵腔內氣體是按等溫壓縮過程進行的;b、在排氣瞬時,可凝性氣體的分壓力剛好達到泵溫下的飽和蒸氣壓;c、被抽氣體全部是可凝性蒸氣;d、摻入氣體為干燥氣體蒸氣分壓為零。
最小氣鎮速率B為:
Pυ——蒸氣的吸入壓力 Pa;
Pαt——摻氣壓力(大氣壓力)Pa;
PT2——排氣壓力 Pa;
PST——泵溫下的飽和蒸氣壓力 Pa;
S1——泵的抽速 L/SI
如果氣鎮速率用氣鎮量G表示,則有
2、最大允許的吸入水蒸氣壓力[Pυ]
當氣鎮速率B為已知值時,相應地確定了一個最大允許的吸入水蒸氣壓力[Pυ]
式中:PL1——吸入氣體中永久性氣體的分壓力;
PD——摻入氣體中水蒸氣分壓力
其余同(4-1)式。
據(4-3)式分析可得出下面幾種特例:
A、摻入氣體為永久性氣體,PD =0,則有:
B、吸入氣體全部為水蒸氣,PL1 = 0,而PD ≠ 0,則有:
C、若PD = 0;PL1 = 0,則有
D、若B = 0,即不摻入氣體,則有
說明在不摻氣的情況下,泵本身也有一定抽除可凝性氣體的能力。
從以上公式分析可得出下述結論;
A.當泵吸入的水蒸氣壓力P。增高時即水蒸氣含量較多,此時所需摻入的氣鎮量應該相應增加。但氣鎮量不宜過大,過大容易產生串氣,影響泵的性能。
B.當摻入的氣鎮量為定值時,為提高最大允許的吸入蒸氣壓力[Pυ],可用下面幾種辦法:
a、減少被抽氣體在泵腔內的壓縮比,即降低排氣壓力PT2。
b、適當提高泵的工作溫度,即提高泵腔內水蒸氣的飽和蒸氣壓力PST。
c、盡量控制吸入氣體的溫度,提高泵入口處永久性氣體壓力PL1。若吸入高溫蒸氣可先通過前置冷凝器使之預先冷卻一部分,然后再進入泵內。
d、減低氣鎮氣體中可凝性蒸氣壓力PD,盡可能摻入干燥氣體。
3、抽除水蒸氣排出量GD
對于水蒸氣的抽除量,取決于泵吸入口蒸氣分壓力Pυ和吸入口的抽氣速率S1。
當考慮泵入口狀態,對尚未凝結的水蒸氣的抽除量可由氣體狀態方程導出:
式中 R——氣體普適常數,R = 8314.3 Pa·L/mol·K ;
m——分子量,水為18g/mol。
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