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)簡單、沒有相對運動的部件,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。特別是其對吸入氣體無選擇性,在食品生產(chǎn)、石油化工、油脂加工、聚酯生產(chǎn)、含有機溶劑的物料濃縮等場合,與機械真空泵(油泵)相比顯示出卓越的優(yōu)點。本文對蒸汽噴射真空泵的影響因素進行了分析,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時的靜壓能與動能相互轉(zhuǎn)換的氣體動力學(xué)原理來形成真空。具有一定壓力的水蒸汽通過拉瓦爾噴嘴喉徑時達到聲速,到噴嘴的擴散部時,靜壓能全部轉(zhuǎn)化為動能,達到超聲速,同時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入文丘里管,然后以亞聲速從文丘里的擴散管排出,同時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。如果將幾個噴射泵串聯(lián)起來使用,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。整臺蒸汽噴射真空泵由若干級泵體與冷凝器兩大部分組成。各級泵體均由噴嘴、入室及擴壓器組成,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均對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)計已定型,過多提高蒸汽壓力并不會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,最好用一臺鍋爐專門給蒸汽噴射泵提供工作蒸汽,這樣蒸汽壓力就不會出現(xiàn)波動,真空泵性能穩(wěn)定。

蒸汽的干度對真空泵的性能也有較大影響,其中含水會引起真空波動,含水過多甚至?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,同時對蒸汽管路進行有效保溫。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℃的過熱蒸汽。特別是五級泵,對蒸汽的品質(zhì)要求非常高,含微量水分都可能引起噴嘴的冰塞,造成開第五級噴射器真空度反而下降或沒有作用。

2、循環(huán)冷卻水

冷卻水供量不足,冷凝器會發(fā)熱,氣流聲音變大,真空度迅速下降,甚至蒸汽會返入抽氣管。對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)比實際的用量稍微大一點,這樣用水的波動會比較平穩(wěn)。另外,為避免供水量不穩(wěn)定而引起真空波動,最好采用單獨的循環(huán)水系統(tǒng)對真空泵的冷凝器進行供水。

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

冷卻水質(zhì)對真空泵能力的影響也是一個不可忽視的因素,如果水質(zhì)差,硬度高,會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,第1級排出的水很少,有時甚至沒有。因此,第1級泵有大量水排出,可以認(rèn)為是系統(tǒng)有泄漏。通常的漏氣原因有:墊片沒裝、裝錯或損壞,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系統(tǒng)通入帶壓空氣,用肥皂水涂在各處。如有泄漏,漏點會有氣泡,有時甚至能聽到泄漏的聲音。檢驗是否漏氣的最終要求是,用0.2MPa壓縮空氣對真空系統(tǒng)(包括泵體和大氣腿)進行汽密性試驗,24h壓力下降量不超過4.8%。

4、噴嘴

噴嘴是影響真空泵性能的重要部件,存在的問題有:噴嘴裝錯、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,管道中殘存的鐵屑及焊渣會堵塞噴嘴;另一方面,真空泵系統(tǒng)停用時,蒸汽管道易生銹,銹斑在使用時掉落堵塞噴嘴。一般來說,第1、2級噴嘴孔徑較大,不易堵塞,最易堵塞的是第3、4、5級的噴嘴。噴嘴是否堵塞可通過觸摸泵頭和冷凝器的溫度來確認(rèn)。

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