真空泵的选型计算Word格式.docx
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由于真空泵有选择性抽气，因而，有时选用一种泵不能满足抽气要求，需要几种泵组合起来，互相补充才能满足抽气要求。
如钛升华泵对氢有很高的抽速，但不能抽氦，而三极型溅射离子泵，（或二极型非对称阴极溅射离子泵）对氩有一定的抽速，两者组合起来，便会使真空装置得到较好的真空度。
另外，有的真空泵不能在大气压下工作，需要预真空；
有的真空泵出口压强低于大气压，需要前级泵，故都需要把泵组合起来使用。
5、真空设备对油污染的要求。
若设备严格要求无油时，应该选各种无油泵，如：
水环泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵、低温泵等。
如果要求不严格，可以选择有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、挡油阱等，也能达到清洁真空要求。
6、了解被抽气体成分，气体中含不含可凝蒸气，有无颗粒灰尘，有无腐蚀性等。
选择真空泵时，需要知道气体成分，针对被抽气体选择相应的泵。
如果气体中含有蒸气、颗粒、及腐蚀性气体，应该考虑在泵的进气口管路上安装辅助设备，如冷凝器、除尘器等。
7、真空泵排出来的油蒸气对环境的影响如何。
如果环境不允许有污染，可以选无油真空泵，或者把油蒸气排到室外。
8、真空泵工作时产生的振动对工艺过程及环境有无影响。
若工艺过程不允许，应选择无振动的泵或者采取防振动措施。
9、真空泵的价格、运转及维修费用。
第二部分：
水环式真空泵的选择
一、泵类型的确定
泵的类型主要由工作所需的气量、真空度或排气压力而定。
泵工作时，需要注意以下两个方面：
1.尽可能要求在高效区内，也就是在临界真空度或临界排气压力的区域内运行。
2.应避免在最大真空度或最大排气压力附近运行。
在此区域内运行，不仅效率极低，而且工作很不稳定，易产生振动和噪音。
对于真空度较高的真空泵而言，在此区域之内运行，往往还会发生汽蚀现象，产生这种现象的明显标志是泵内有噪音和振动。
汽蚀会导致泵体、叶轮等零件的损坏，以致泵无法工作。
根据以上原则，当泵所需的真空度或气体压力不高时，可优先在单级泵中选取。
如果真空度或排气压力较高，单级泵往往不能满足，或者，要求泵在较高真空度情况下仍有较大气量，即要求性能曲线在较高真空度时较平坦，可选用两级泵。
如果真空度要求在－710mmHg以上，可选用水环－大气泵或水环－罗茨真空机组作为抽真空装置。
如果只作真空泵用，则选用单作用泵比较好。
因为单作用泵的构造简单，容易制造和维护，且在高真空情况下抗汽蚀性好。
如果仅作较大气量的压缩机使用，则选用双作用的泵比较合适。
因为双作用泵的气量大，体积小，重量轻，径向力能得到自动平衡，轴不容易产生疲劳断裂，泵的使用寿命较长。
二、根据系统所需的气量选择真空泵
初步选定了泵的类型之后，对于真空泵，还要根据系统所需的气量来选用泵的型号。
真空泵选择相关计算公式
1、玻义尔定律
体积V，压强P，P·
V＝常数
一定质量的气体，当温度不变时，气体的压强与气体的体积成反比。
即P1/P2＝V2/V1
2、盖·
吕萨克定律
当压强P不变时，一定质量的气体，其体积V与绝对温度T成正比：
V1/V2＝T1/T2＝常数
当压强不变时，一定质量的气体，温度每升高（或P降低）1℃，则它的体积比原来增加（或缩小）1/273。
3、查理定律
当气体的体积V保持不变，一定质量的气体，压强P与其绝对温度T成正比，即：
P1/P2＝T1/T2
在一定的体积下，一定质量的气体，温度每升高（或降低）1℃，它的压强比原来增加（或减少）1/273。
4、平均自由程：
λ＝（5×
10-3）/P（cm）
5、抽速：
S＝dv/dt（升/秒）或S＝Q/PQ＝流量（托·
升/秒）P＝压强（托） V＝体积（升）t＝时间（秒）
6、通导：
C＝Q/（P2-P1）（升/秒）
7、真空抽气时间：
对于从大气压到1托抽气时间计算式：
t＝8V/S（经验公式）V为体积，S为抽气速率，通常t在5~10分钟内选择。
8、维持泵选择：
S维＝S前/10
9、扩散泵抽速估算：
S＝3D2（D＝直径cm）
10、罗茨泵的前级抽速：
S＝（0.1~0.2）S罗（l/s）
11、漏率：
Q漏＝V（P2-P1）/（t2-t1）Q漏－系统漏率（mmHg·
l/s）V－系统容积（l）P1－真空泵停止时系统中压强（mmHg）P2－真空室经过时间t后达到的压强（mmHg）t－压强从P1升到P2经过的时间（s）
12、粗抽泵的抽速选择：
S＝Q1/P预（l/s）S=2.3V·
lg（Pa/P预）/tS－机械泵有效抽速Q1－真空系统漏气率（托·
升/秒）P预－需要达到的预真空度（托）V－真空系统容积（升）t－达到P预时所需要的时间Pa－大气压值（托）
13、前级泵抽速选择：
排气口压力低于一个大气压的传输泵如扩散泵、油增压泵、罗茨泵、涡轮分子泵等，它们工作时需要前级泵来维持其前级压力低于临界值，选用的前级泵必须能将主泵的最大气体量排走，根据管路中，各截面流量恒等的原则有：
PnSg≥PgS或Sg≥Pgs/PnSg－前级泵的有效抽速（l/s）Pn－主泵临界前级压强（最大排气压强）（l/s）Pg－真空室最高工作压强（托）S－主泵工作时在Pg时的有效抽速。
（l/s）
14、扩散泵抽速计算公式：
S＝Q/P＝（K·
n）/（P·
t）（升/秒）式中：
S－被试泵的抽气速率（l/s）n－滴管内油柱上升格数（格）t－油柱上升n格所需要的时间（秒）P－在泵口附近测得的压强（托）K－滴管系数（托·
升/秒）K＝V0·
（L/n）·
（Υ0/Υm）+Pa△Vt其中V0－滴管和真空胶管的原始容积（升）L－滴管刻度部分的长度（mm）n－滴管刻度部分的格数（格）Υ0－油的比重（克/厘米3）Υm－汞的比重（克/厘米3）Pa－当地大气压强（托）△Vt－滴管的刻度上的一格的对应的容积（升/格）
15、旋片真空泵的几何抽速计算公式：
S＝πZnLKv（D2-d2）/（24×
104）（l/s）式中：
Z为旋片数，n为转速（转/分），L为泵腔长度，D为泵腔直径，d为转子直径（cm），Kv为容积利用系数（一般取95％）。
16、O型橡胶槽深B＝0.7D
D为橡胶直径，槽宽C＝1.6B
17、方形橡胶槽深B＝0.8A
A为方形橡胶边长，槽宽C＝1.67B
其它几个公式：
◆真空容器的排气时间
对于低真空和中真空的排气时间，当泄漏量较小时，真空设备从压强P1降低到P2所需的排气时间为：
t＝2.3（V/S）lg（P1/P2）
式中t：
排气时间，s
V:
真空设备容积，L
S:
泵的有效抽气速率，L/S
P1,P2:
开始时容器的压强和抽至所需的压强，mmHg。
真空系统抽气速率Se的计算方法：
◆连续操作系统
1、计算真空系统的总泄漏量Qs。
根据真空系统的容积进行的泄漏量估算：
表1
容积/m3
0.1
1
3
5
10
25
50
100
200
空气平均泄漏量/
kg/h
0.1-0.5
0.5-1.0
1-2
2-4
3-6
4-8
5-10
8-20
10-30
根据接头密封长度进行的泄漏量估算：
表2
接头密封质量
非常好
好
正常
泄漏量kg/h*m
0.03
0.2
2、计算总抽气量Q
Q=Q1+Q2+Q3
Q:
总抽气量，kg/h
Q1:
真空系统工作过程中产生的气体量，kg/h
Q2:
真空系统的放气量，kg/h
Q3:
真空系统总泄漏量，kg/h
3、计算Se：
Se＝QR（273+Ts）/PsM
R:
通用气体常数R＝8.31kJ/（kmol*K）
Ts：
抽出气体的温度，º
C
Ps：
真空系统的工作压力，kPa，G
M：
抽出气体的平均分子量
Se：
真空系统的抽气速率，m3/h
◆间歇操作系统
Se＝138V/t*lg（P1/P2）m3/h
真空泵的选用
1根据真空系统的真空度和泵进口管道的压力降，确定泵吸入口处的真空度（绝压）
2确定真空系统的抽气速率Se
3将Se换算成泵厂规定条件下的抽气速率Se’
一般可按照下式计算：
Se’＝Se（273+[Ts]）/（273+Ts）
[Ts]：
泵标准进气温度
4根据抽气速率和真空度要求，按照下式选择确定真空泵的类型
要求真空泵的抽气速率S满足：
S>
（20%-30%）Se’
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