不同溫度、不同壓縮比的氣體時(shí)對(duì)水環(huán)真空泵抽氣量的影響
技術(shù)資料上的性能曲線及技術(shù)數(shù)據(jù)表是在水環(huán)真空泵抽吸空氣的條件下得出的。下面分析一下用于抽瓦斯氣體時(shí),對(duì)進(jìn)氣溫度和壓縮比(排氣壓力和進(jìn)氣壓力之比)改變時(shí)對(duì)水環(huán)真空泵抽氣量的影響。
眾所周知,水環(huán)真空泵屬容積式泵,容積式泵內(nèi)部氣體從排氣側(cè)向吸氣側(cè)的泄漏主要是通過間隙(對(duì)于目前廣泛應(yīng)用的2BE 系列軸向吸排氣泵,其間隙指的是葉輪兩端面與分配板之間的軸向間隙)泄漏,其泄漏量Qb 可用(2)式計(jì)算。
式中:A———泄漏通流面積;
Rm———常數(shù)Rm=μR;
R———氣體常數(shù);
μ———氣體分子量;
ε———排氣壓力pd 與吸氣壓力p1 比,ε= pd/p1;
TS———氣體溫度(熱力學(xué)溫度)。
從(2)式可以知道,泄漏量Qb 隨進(jìn)氣溫度TS和壓力比ε 的增加而增加,隨分子量μ 的增加而減少,但與轉(zhuǎn)速無關(guān)。
對(duì)于(2)式中Qb、TS、ε 和μ 四個(gè)參數(shù),對(duì)應(yīng)于狀態(tài)1(下標(biāo)“1”)和狀態(tài)2(下標(biāo)“2”)分別列出Qb1 和Qb2 兩式,然后將兩個(gè)狀態(tài)下的Qb2 和Qb1相除,可得:
a、僅當(dāng)進(jìn)氣溫度改變,由Ts1 變成Ts2 時(shí),泄漏量Qb2 為:
如當(dāng)進(jìn)氣溫度為40 ℃時(shí),其泄漏量為規(guī)定狀態(tài)(20 ℃)的1.03 倍(其余條件不變)。
b、僅當(dāng)壓力比由ε1 變?yōu)?epsilon;2 時(shí),泄漏量Qb2 為:
由(4)式可知,如果入口壓力均為400 hPa(絕壓),排氣壓力為當(dāng)?shù)卮髿鈮,高原地區(qū)(假定大氣壓力為800 hPa) 的泄漏量Qb2 是沿海地區(qū)(假定大氣壓力為1013.25 hPa)的0.8 倍,即在其他條件均相同的情況下,僅大氣壓力降低,即排氣壓力降低,泵的內(nèi)部泄漏量明顯減小。
c、僅當(dāng)分子量由μ1 變?yōu)?mu;2 時(shí),泄漏量Qb2 為:
由(5)式可知,當(dāng)被抽氣體由空氣(分子量μ1=28.96)變成瓦斯氣體時(shí)(按某研究單位提出的瓦斯混合氣體中瓦斯的濃度為50%,即CH4 為50%,N2 為39.8%,O2 為10%,CO2 為0.2%計(jì)算,混合氣體分子量約為μ2=22),泄漏量Qb2=1.15 Qb1,即是抽空氣時(shí)泄漏量的1.15 倍。
泵的泄漏量是指由于排氣與進(jìn)氣的壓力差,泵內(nèi)部從排氣腔泄漏到吸氣腔的體積流率。現(xiàn)具體舉例說明,真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.mp99x.cn/)認(rèn)為如果實(shí)測(cè)的泵在入口壓力為400 hPa 時(shí)抽空氣的體積流率為100 m3/min,按容積效率90%計(jì)算,這個(gè)泵的理論抽氣量是100/0.9=111 m3/min,那么泵的內(nèi)部泄漏量為11 m3/min。根據(jù)公式(5)當(dāng)抽瓦斯氣體時(shí)該泵內(nèi)部的泄漏量理論上為12.7 m3/min,比抽空氣時(shí)泄漏量略大。
d、當(dāng)TS1、μ1、ε1 都同時(shí)改變?yōu)門S2、μ2、ε2 時(shí),泄漏量變?yōu)椋?/p>
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