水蒸汽喷射泵

2023/1/15美国；雅培公司美国；美国家庭用品公司美国；安进公司；主营生物工程法国；安耐特公司；法国罗纳普朗克与德国赫司特的制药部门合并而成英国；葛兰素威康公司美国；强生公司美国；礼来大药厂美国；美墩力公司；生产医疗设备美国；百时美施贵宝公司；著名品牌有美赞臣、伊卡璐、施贵宝瑞士；诺华公司英国；阿斯特拉捷利康公司；有瑞典阿斯特拉与英国捷利康合并而成美国；默克公司美国；辉瑞公司；生产著名的伟哥瑞士；罗氏制药英国；史克必成美国；先灵葆雅美国；法玛西亚普强美国；沃纳兰伯特日本；山之内制药2023/1/15水蒸汽喷射泵

1．概述

水蒸汽喷射泵是以靠从拉瓦尔喷咀中喷出的高速水蒸汽流来携带气的，故有如下特点：

(1)该泵无机械运动部分，不受摩擦、润滑、振动等条件限制，因此可制成抽气能力很大的泵。工作可靠，使用寿命长。只要泵的结构材料选择适当，对于排除具有腐蚀性气体、含有机械杂质的气体以及水蒸等场合极为有利。

(2)结构简单、重量轻，占地面积小。(3)工作蒸汽压力为4～9×105Pa，在一般的冶金、化工、医药等企业中都具备这样的水蒸汽源。

因水蒸汽喷射泵具有上述特点，所以广泛用于冶金、化工、医药、石油以及食品等工业部门。2023/1/152．工作原理

喷射泵是由工作喷咀和扩压器及混合室相联而组成。工作喷咀和扩压器这两个部件组成了一条断面变化的特殊气流管道。气流通过喷咀可将压力能转变为动能。工作蒸汽压强P0和泵的出口压强P4之间的压力差，使工作蒸汽在管道中流动。在这个特殊的管道中，蒸汽经过喷咀的出口到扩压器入口之间的这个区域(混合室)，由于蒸汽流处于高速而出现一个负压区。此处的负压要比工作蒸汽压强P0和反压强P4低得多。此时，被抽气体吸进混合室，工作蒸汽和被抽气体相互混合并进行能量交换，把工作蒸汽由压力能转变来的动能传给被抽气体，混合气流在扩压器扩张段某断面产生正激波(如图1中3'断面)，波后的混合气流速度降为亚音速ω'3，混合气流的压力升为P'3。亚音速的气流在扩压器的渐扩段流动时是降速增压的。混合气流在扩压器出口处，压力增至P4，速度降为ω4。故喷射泵也是一台气体压缩机。2023/1/152023/1/15水蒸汽喷射真空泵利用水蒸汽射流抽气的真空泵﹐简称喷射泵。喷射泵的特点是：激活快﹐工作压力范围宽﹐抽气量大﹐能直接排入大气﹐结构简单﹐因无运动构件而运行可靠﹐使用期长。这种泵很适于抽除含尘﹑可凝性﹑腐蚀性和易燃易爆气体。但这种泵的蒸汽和水耗量较大﹐利用率较低﹐因而适用于有廉价的副产蒸汽或可利用的余汽﹑废汽的场合。喷射泵已广泛用于真空冶炼﹑真空脱气﹑真空浓缩﹑真空干燥﹑真空蒸馏﹑真空制冷和真空运输等方面。水蒸汽喷射真空泵基本上是由喷射器和冷凝器组合而成的。有一个喷射器的喷射泵称为单级泵﹐由两个或两个以上喷射器串联组成的喷射泵分别称为2级泵﹑3级泵等(见表喷射泵的性能)。2023/1/152023/1/152023/1/15喷射器

2023/1/15图2喷射器为喷射器的结构示意和工作原理。压力为ρ0﹑速度为ω0的工作蒸汽流经拉瓦尔喷嘴(见拉瓦尔喷管)﹐在喷嘴出口处射流的速度上升到超音速ω1﹐而压力下降为ρ1﹐因而将被抽气体吸入﹐与高速蒸汽流碰撞﹑混合和交换能量﹑并流向扩散器。在扩散器收缩段蒸汽和被抽气体进一步混合﹐成为均匀混合气体。在这一过程中混合气体的速度开始连续下降﹐而压力连续上升﹐在扩散器喉段附近产生正激波。混合气体速度由超音速急剧降为亚音速﹐而压力则随之急剧升高。在扩散器出口处﹐压力上升到大气压力或后一级喷射器的进口压力时﹐混合气体即排出。2023/1/15多级泵单级喷射泵的压缩比(即排气压力与进气压力之比)一般不超过10﹐为了获得更低的极限压力﹐就要采用多级泵。表喷射泵的性能为不同级数喷射泵的性能。多级泵的每级喷射器所喷射出的混合气体为被抽气体与工作蒸汽的混合物﹐除末级排入大气外﹐都被后一级抽除﹐这就会增加后一级的负载或使泵的工作性能变坏。因此﹐多级泵常在两级喷射器间安装中间凝汽器﹐使混合气体中大部分可凝气体冷凝。若被抽气体中含有大量可凝性气体﹐而其分压又远高于凝汽器进水温度下的饱和蒸汽压﹐则在第一级入口处安装一级凝汽器。为回收末级混合气体的余热和消除气流噪声﹐可安装末级凝汽器。凝汽器的结构有混合式﹑表面式和喷射式等﹐设计时可按不同情况和要求选用。对于工作压力低于700帕的喷射器﹐因蒸汽膨胀比大(喷嘴入口处与出口处的蒸汽压力比)﹐出口处温度低于0℃﹐为了防止结霜﹐必须在扩散器收缩段上设置加热套。带有混合式凝汽器的喷射泵安装高度在11米以上﹐目的是使凝汽器的回水能够靠自重排出泵外并保持泵的密封。这种泵称为高架式真空泵。为了降低土建投资﹐用水泵抽出回水可以降低安装高度﹐这种泵称为低架式真空泵。低架式泵的可靠性受水泵影响﹐而且﹐维修费用增加﹐故一般不采用。2023/1/15工作蒸汽的选用使用压力高的水蒸汽可获得大的膨胀比﹐喷射器有较高的引射系数(被抽气体与工作蒸汽的重量比)﹐可减少泵的蒸汽耗量和冷却水。但压力高于1.2兆帕时效果即不明显﹐而且还会增加生产蒸汽的费用。通常选用0.4～1兆帕的蒸汽﹐低到0.25兆帕的蒸汽也可使用。在高真空工作的喷射器工作压力低于100帕时﹐若用这么高压力的蒸汽﹐要实现排气作用﹐蒸汽膨胀比就要很大﹐而且难以实现﹐为此往往要选择压力较低(0.05～0.1兆帕)的蒸汽。使用湿蒸汽泵的性能不稳定﹐一般选用干饱和蒸汽或过热蒸汽。2023/1/15蒸汽喷射泵安装示意图

2023/1/152023/1/15蒸汽喷射泵结构示意图

2023/1/153．多级喷射泵的结构

图2是典型五级泵的结构示意图。通常单级喷射器的压缩比不超过10，工作压强不低于lOkPa。因此当需要更低的工作压强时，则由两个或两个以上的喷射器和冷凝器串联组成，称为多级喷射泵。冷凝器的作用是将混合物中的可凝性蒸汽部分凝结排除，以减少下级喷射器的负荷。冷凝器的结构形式有混合式、表面式及喷射式三种形式。冷凝器按其在喷射泵系统中的安装位置，又分为前冷凝器、中间冷凝器和后冷凝器。

前冷凝器安装在第一级喷射器入口前，主要为了减少第一级泵的负荷。只有当被抽混合物中含有大量的可凝性蒸汽，并