真空泵的选型及数据计算

1、第一部分：选用真空泵时需要注意事项:1、真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。如：真空镀膜要求1X10-5mmHg勺真空度，选用的真空泵的真空度至少要5X10-6mmHg通常选择泵的真空度要高于真空设备真空度半个到一个数量级。2、正确地选择真空泵的工作点。每种泵都有一定的工作压强范围，如：扩散泵为10-310-7mmHg在这样宽压强范围内，泵的抽速随压强而变化，其稳定的工作压强范围为5X10-4-5X10-6mmHg因而，泵的工作点应该选在这个范围之内，而不能让它在10-8mmHgf长期工作。又如钛升华泵可以在10-2mmHgf工作，但其工作压强应小于1X10-5mmH效好

2、。3、真空泵在其工作压强下，应能排走真空设备工艺过程中产生的全部气体量。4、正确地组合真空泵。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，但不能抽氨，而三极型溅射离子泵，（或二极型非对称阴极溅射离子泵）对僦有一定的抽速，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

3、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

4、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，

5、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-710mmH£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，

6、当温度不变时，气体的压强与气体的体积成反比。即Pl/P2=V2/V12、盖吕萨克定律当压强P不变时，一定质量白气体，其体积V与绝对温度T成正比：V/V2=Tl/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）1C,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：P/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）1C,它的压强比原来增加（或减少）1/273。4、平均自由程:入=（5x10-3）/P（cm）5、抽速：S=dv/dt（升/秒）或S=Q/P0=流量（托升/秒）P=压强（托）

7、丫=体积（升）t=时间（秒）6、通导：C=Q/（P2-Pi）（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510分钟内选择。8、维持泵选择：S维=S前/109、扩散泵抽速估算：S=3D2（D=直径cm）10、罗茨泵的前级抽速：S=（0.10.2）S罗（l/s）11、漏率：Q漏=V（P2-P1）/（t2-t1）Q漏一系统漏率（mmHgl/s）V系统容积（l）Pi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Pi升到P2经过的时间（s）12、粗抽泵的抽速选择：S=Q/P预（l/s）S=2

8、.3Vlg（Pa/P预）/tS-机械泵有效抽速Q真空系统漏气率（托升/秒）P预一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：RSAPgS或SgAPgs/Pn前级泵的有效抽速（l/s）R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主泵工彳时在Pg时的有效抽速。（1/S）14、扩散泵抽速计算公式：S=Q/P=（

9、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）（丫0/Yn）+PaAVt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）一一-3Y。一油的比重（克/厘米）一一-3Ym汞的比重（克/厘米）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=兀ZnLK/（D2-d2）/（24X104）（l/s）式中：Z为旋片数，n为转速（车专/分），L为泵腔长度，D为

10、泵腔直径，d为转子直径（cm）,Kv为容积利用系数（一般取95%）。16、。型橡胶槽深B=0.7DD为橡胶直径，槽宽C=1.6B17、方形橡胶槽深B=0.8AA为方形橡胶边长，槽宽X1.67B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，sV:真空设备容积，LS:泵的有效抽气速率，L/SP1,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Qso根据真空系统的容积进行的泄漏量估算：表1容积/

11、m30.1135102550100200空气平均泄漏量/kg/h0.1-0.50.5-1.01-22-43-64-85-108-2010-30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里kg/h*m0.030.10.22、计算总抽气量QQ=Q1+Q2+Q3Q:总抽气量，kg/hQ1:真空系统工作过程中产生的气体量，kg/hQ2:真空系统的放气量，kg/hQ3:真空系统总泄漏量，kg/h3、计算Se：Se=QR(273+Ts)/PsMR:通用气体常数R=8.31kJ/(kmol*K)Ts：抽出气体的温度，。CPs：真空系统的工作压力，kPa,GM：抽出气体的平均分子量Se

12、：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Se3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'真空泵的选型指导选用真空泵时的注意事项：1、真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。如：真空镀膜要求1xi0

13、-5mmHg勺真空度，选用的真空泵的真空度至少要5X10-6mmHg通常选择泵的真空度要高于真空设备真空度半个到一个数量级。2、正确地选择真空泵的工作点。每种泵都有一定的工作压强范围，如：扩散泵为10-310-7mmHg在这样宽压强范围内，泵的抽速随压强而变化，其稳定的工作压强范围为5X10-45X10-6mmHg因而，泵的工作点应该选在这个范围之内，而不能让它在10-8mmHgF长期工作。又如钛升华泵可以在10-2mmHgF工作，但其工彳压强应小于1X10-5mmH的好。3、真空泵在其工作压强下，应能排走真空设备工艺过程中产生的全部气体量。4、正确地组合真空泵。由于真空泵有选择性抽气，因而，

14、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，但不能抽氨，而三极型溅射离子泵，（或二极型非对称阴极溅射离子泵）对僦有一定的抽速，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

15、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。水环式真空泵的选择：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

16、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-710mmH£上，可选用水环-大气泵或水环-罗茨真空机组作为抽真空装

17、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。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/V12、盖吕萨克定律当压强P不变时，一定质量白气体，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）1C,则它的体积比原来增加（

18、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:（或减少）1/273。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）1C,它的压强比原来增加4、平均自由程：入=（5X10-3）/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510分钟内选择。8、维持泵选择：S维=$前/109、扩散泵抽速估算：

19、S=3D2(D=直径cm)10、罗茨泵的前级抽速：S=(0.10.2)S罗(l/s)11、漏率：Q漏=V(P2-P1)/(t2-t1)Q漏一系统漏率(mmHgl/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=Q-P预(l/s)S=2.3Vlg(Pa/P预)/tS-机械泵有效抽速Qi真空系统漏气率(托升/秒)P预一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

20、、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SgAPgs/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=（Kn）/（Pt）（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）0/Om）+PaAVt其中V0滴管和真空胶

21、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）工油的比重（克/厘米3）Ym一汞的比重（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=%ZnLKv（D2-d2）/（24104）（l/s）d为转子直径（cm）,Kv为容积利降低到P2所需的排气时间为: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,用系数（一般取95%）。16、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P1t=2.3（V/S）lg（P1/P2）式中t:排气时间，sV:真空设备容积，

22、LS:泵的有效抽气速率，L/SP1,P2:开始时容器的压强和抽至所需的压强，mmHg。17、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：容犯/0.11351025501U02U0空气平均地漏kkg0hO5OSLOIC344-85/。8-20根据接头密封长度进行的泄漏量估算:接头密封质量非常好好正常i'l1漏kg030.10.22、计算总抽气量QQ=Q1+Q2+Q3Q:总抽气量，kg/hQ1:真空系统工作过程中产生的气体量，kg/hQ2:真空系统的放气量，kg/hQ3:真空系统总泄漏量，kg/h3、计算Se:Se=QR(

23、273+Ts)/PsMR:通用气体常数R=8.31kJ/(kmol*K)Ts：抽出气体的温度，oCPs：真空系统的工作压力，kPa,GM: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Se3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&g

24、t;(20%-30%)Se'为一个工艺选择真空泵时，工艺室和泵之间的抽气管道可能和泵的选择一样重要。要使腔体抽气速率达到最大，需要笔直的抽气管道（长度短）并使用直径尽可能大的管道。真空泵中抽气管道的选择为一个工艺选择真空泵时，工艺室和泵之间的抽气管道可能和泵的选择一样重要。要使腔体抽气速率达到最大，需要笔直的抽气管道（长度短）并使用直径尽可能大的管道。看起来似乎很简单，但是这里有许多因素需要考虑。实际上，如果我们从物理学角度考虑，就可以明确哪些是关键因素。在稳定状态的条件下，如果抽气管道内没有气源（泄漏）或气体减少（冷凝），抽气管道任何截面的质量流量必须相同。简单而言，进入工艺室的气体必须从泵出来。已知气体摩尔流量为M（公斤/摩尔）、抽气速率为S（立方米/秒）、压力