水環(huán)式
真空泵/液環(huán)
真空泵工作原理水環(huán)
真空泵（簡(jiǎn)稱水環(huán)泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為
2000~4000Pa，串聯(lián)大氣噴射器可達(dá)270~670Pa。水環(huán)泵也可用作壓縮機(jī)，稱為水環(huán)式壓縮機(jī)，是屬于低壓的壓縮機(jī)，其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。水環(huán)泵**初用作自吸水泵，而后逐漸用于石油、化工、機(jī)械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。在工業(yè)生產(chǎn)的許多工藝過程中，如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等，水環(huán)泵得到廣泛的應(yīng)用。由于真空應(yīng)用技術(shù)的飛躍發(fā)展，水環(huán)泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于水環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的，故可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，因此，水環(huán)泵應(yīng)用日益增多。在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個(gè)決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的下部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的上部?jī)?nèi)表面剛好與葉片頂端接觸（實(shí)際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度）。此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個(gè)月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的下部0°為起點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時(shí)小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時(shí)氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時(shí)小腔則與吸氣口隔jue；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時(shí)，氣體便被排出泵外。
綜上所述，水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡?。羅茨泵的工作原理
羅茨泵在泵腔內(nèi)，有二個(gè)“8”字形的轉(zhuǎn)子相互垂直地安裝在一對(duì)平行軸上，由傳動(dòng)比為1的一對(duì)齒輪帶動(dòng)作彼此反向的同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子之間，轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁之間，保持有一定的間隙，可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。由于羅茨泵是一種無(wú)內(nèi)壓縮的真空泵，通常壓縮比很低，故高、中真空泵需要前級(jí)泵。羅茨泵的極限真空除取決于泵本身結(jié)構(gòu)和制造精度外，還取決于前級(jí)泵的極限真空。為了提高泵的極限真空度，可將羅茨泵串聯(lián)使用。
羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風(fēng)機(jī)相似。由于轉(zhuǎn)子的不斷旋轉(zhuǎn)，被抽氣體從進(jìn)氣口吸入到轉(zhuǎn)子與泵殼之間的空間v0內(nèi)，再經(jīng)排氣口排出。由于吸氣后v0空間是全封閉狀態(tài)，所以，在泵腔內(nèi)氣體沒有壓縮和膨脹。
但當(dāng)轉(zhuǎn)子頂部轉(zhuǎn)過排氣口邊緣，v0空間與排氣側(cè)相通時(shí)，由于排氣側(cè)氣體壓強(qiáng)較高，則有一部分氣體返沖到空間v0中去，使氣體壓強(qiáng)突然增高。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣體排出泵外。
旋片式真空泵工作原理
旋片式真空泵（簡(jiǎn)稱旋片泵）是一種油封式機(jī)械真空泵。其工作壓強(qiáng)范圍為101325~1.33×10-2（Pa）屬于低真空泵。它可以單獨(dú)使用，也可以作為其它高真空泵或超高真空泵的前級(jí)泵。它已廣泛地應(yīng)用于冶金、機(jī)械、軍工、電子、
化工、輕工、石油及醫(yī)藥等生產(chǎn)和科研部門。
旋片泵可以抽除密封容器中的干燥氣體，若附有氣鎮(zhèn)裝置，還可以抽除一定量的可凝性氣體。但它不適于抽除含氧過高的，對(duì)金屬有腐蝕性的、對(duì)泵油會(huì)起化學(xué)反應(yīng)以及含有顆粒塵埃的氣體。
旋片泵是真空技術(shù)中**基本的真空獲得設(shè)備之一。旋片泵多為中小型泵。旋片泵有單級(jí)和雙級(jí)兩種。所謂雙級(jí)，就
是在結(jié)構(gòu)上將兩個(gè)單級(jí)泵串聯(lián)起來。一般多做成雙級(jí)的，以獲得較高的真空度。
旋片泵的抽速與入口壓強(qiáng)的關(guān)系規(guī)定如下：在入口壓強(qiáng)為1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1（Pa）下，其抽速值分別不
得低于泵的名義抽速的95%、50%和20%。
旋片泵主要由泵體、轉(zhuǎn)子、旋片、端蓋、彈簧等組成。在旋片泵的腔內(nèi)偏心地安裝一個(gè)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外圓與泵腔內(nèi)表
面相切（二者有很小的間隙），轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有帶彈簧的二個(gè)旋片。旋轉(zhuǎn)時(shí)，靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與泵腔的內(nèi)壁保持接觸，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋片沿泵腔內(nèi)壁滑動(dòng)。
兩個(gè)旋片把轉(zhuǎn)子、泵腔和兩個(gè)端蓋所圍成的月牙形空間分隔成A、B、C三部分，當(dāng)轉(zhuǎn)子按箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，與吸氣口相通的空間A的容積是逐漸增大的，正處于吸氣過程。而與排氣口相通的空間C的容積是逐漸縮小的，正處于排氣過程。居中的空間B的容積也是逐漸減小的，正處于壓縮過程。由于空間A的容積是逐漸增大（即膨脹），氣體壓強(qiáng)降低，泵的入口處外部氣體壓強(qiáng)大于空間A內(nèi)的壓強(qiáng)，因此將氣體吸入。當(dāng)空間A與吸氣口隔jue時(shí)，即轉(zhuǎn)**空間B的位置，氣體開始被壓縮，容積逐漸縮小，**后與排氣口相通。當(dāng)被壓縮氣體超過排氣壓強(qiáng)時(shí)，排氣閥被壓縮氣體推開，氣體穿過油箱內(nèi)的油層排**大氣中。由泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。如果排出的氣體通過氣道而轉(zhuǎn)入另一級(jí)（低真空級(jí)），由低真空級(jí)抽走，再經(jīng)低真空級(jí)壓縮后排**大氣中，即組成了雙級(jí)泵。這時(shí)總的壓縮比由兩級(jí)來負(fù)擔(dān)，因而提高了極限真空度。
管道離心泵的安裝關(guān)鍵技術(shù)：水泵安裝高度即吸程選用
一、離心泵的關(guān)鍵安裝技術(shù)
管道離心泵的安裝技術(shù)關(guān)鍵在于確定水泵安裝高度(即吸程)。這個(gè)高度是指水源水面到水泵葉輪中心線的垂直距離，它與允許吸上真空高度不能混為一談，水泵產(chǎn)品說明書或銘牌上標(biāo)示的允許吸上真空高度是指水泵進(jìn)水口斷面上的真空值，而且是在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下、水溫20攝氏度情況下，進(jìn)行試驗(yàn)而測(cè)定得的。它并沒有考慮吸水管道配套以后的水流狀況。而水泵安裝高度應(yīng)該是允許吸上真空高度扣除了吸水管道損失揚(yáng)程以后，所剩下的那部分?jǐn)?shù)值，它要克服實(shí)際地形吸水高度。水泵安裝高度不能超過計(jì)算值，否則，水泵將會(huì)抽不上水來。另外，影響計(jì)算值的大小是吸水管道的阻力損失揚(yáng)程，因此，宜采用**短的管路布置，并盡量少裝彎頭等配件，也可考慮適當(dāng)配大一些口徑的水管，以減管內(nèi)流速。
應(yīng)當(dāng)指出，管道離心泵安裝地點(diǎn)的高程和水溫不同于試驗(yàn)條件時(shí)，如當(dāng)?shù)睾０?00米以上或被抽水的水溫超過20攝氏度，則計(jì)算值要進(jìn)行修正。即不同海拔高程處的大氣壓力和高于20攝氏度水溫時(shí)的飽和蒸汽壓力。但是，水溫為20攝氏度以下時(shí)，飽和蒸汽壓力可忽略不計(jì)。
從管道安裝技術(shù)上，吸水管道要求有嚴(yán)格的密封性，不能漏氣、漏水，否則將會(huì)破壞水泵進(jìn)水口處的真空度，使水泵出水量減少，嚴(yán)重時(shí)甚**抽不上水來。因此，要認(rèn)真地做好管道的接口工作，保證管道連接的施工質(zhì)量。二、離心泵的安裝高度Hg計(jì)算
允許吸上真空高度Hs是指泵入口處壓力p1可允許達(dá)到的**大真空度。
而實(shí)際的允許吸上真空高度Hs值并不是根據(jù)式計(jì)算的值，而是由泵制造廠家實(shí)驗(yàn)測(cè)定的值，此值附于泵樣本中供用戶查用。位應(yīng)注意的是泵樣本中給出的Hs值是用清水為工作介質(zhì)，操作條件為20℃及及壓力為1.013×105Pa時(shí)的值，當(dāng)操作條件及工作介質(zhì)不同時(shí)，需進(jìn)行換算。
(1) 輸送清水，但操作條件與實(shí)驗(yàn)條件不同，可依下式換算 Hs1＝Hs＋(Ha－10.33) － (Hυ－0.24)
(2) 輸送其它液體當(dāng)被輸送液體及反派人物條件均與實(shí)驗(yàn)條件不同時(shí)，需進(jìn)行兩步換算：**步依上式將由泵樣本中查出的Hs1；第二步依下式將Hs1換算成H?s
2 汽蝕余量Δh
對(duì)于油泵，計(jì)算安裝高度時(shí)用汽蝕余量Δh來計(jì)算，即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許的安裝高度，單位用米。用汽蝕余量Δh由油泵樣本中查取，其值也用20℃清水測(cè)定。若輸送其它液體，亦需進(jìn)行校正，詳查有關(guān)書籍。
吸程=標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（10.33米）-汽蝕余量-安全量（0.5米） 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓能壓管路真空高度10.33米。 例如：某泵必需汽蝕余量為4.0米，求吸程Δh？ 解：Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米
從安全角度考慮，泵的實(shí)際安裝高度值應(yīng)小于計(jì)算值。當(dāng)計(jì)算之Hg為負(fù)值時(shí)，說明泵的吸入口位置應(yīng)在貯槽液面之下。
例2-3 某離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度Hs=5.7m。已知吸入管路的全部阻力為1.5mH2O，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.81×104Pa，液體在吸入管路中的動(dòng)壓頭可忽略。試計(jì)算： (1) 輸送20℃清水時(shí)泵的安裝； (2) 改為輸送80℃水時(shí)泵的安裝高度。 解：(1) 輸送20℃清水時(shí)泵的安裝高度 已知：Hs=5.7m Hf0-1=1.5m u12/2g≈0
當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.81×104Pa，與泵出廠時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件基本相符，所以泵的安裝高度為Hg=5.7-0-1.5=4.2 m。
(2) 輸送80℃水時(shí)泵的安裝高度
輸送80℃水時(shí)，不能直接采用泵樣本中的Hs值計(jì)算安裝高度，需按下式對(duì)Hs時(shí)行換算，即 Hs1＝Hs＋(Ha－10.33) － (Hυ－0.24)
已知Ha=9.81×104Pa≈10mH2O，由附錄查得80℃水的飽和蒸汽壓為47.4kPa。 Hv=47.4×103 Pa＝4.83 mH2O
Hs1＝5.7+10－10.33－4.83+0.24=0.78m
將Hs1值代入 式中求得安裝高度 Hg=Hs1－Hf0-1=0.78－1.5=－0.72m
Hg為負(fù)值，表示泵應(yīng)安裝在水池液面以下，**少比液面低0.72m。
