真空泵相关选型与计算分享

本网编辑 2023-04-17

真空泵的工作压力应该满足工艺工作压力要求，选型时真空度要高于真空设备真空度的半个到一个数量级。

真空 理论上是指容积里面不含有任何的物质。（现实中是不存在真正的真空的）通常把容器内气压低于正常大气压（101325 Pa）的都称之为真空状态。

真空度 表示处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用压力值来表示。实际应用中，真空度通常有绝对真空和相对真空两种说法。从真空表所读得的数值称真空度。真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，从表上表示出来的数值又称为表压强，业界也称为极限相对压强，即：真空度=大气压强-绝对压强(大气压强一般取101325Pa，水环式真空泵极限绝对压强3300Pa；旋片式真空泵极限绝对压强约10Pa)

绝对真空&相对真空

极限相对压强 相对压强即所测内部压强比“大气压”低多少压强。表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值。由于容器内部空气被抽，因此，内部的压强始终低于容器外部压强。所以当用相对压强或者表压强表示的时候，数值前面必须带负号，表示容器内部压强比外部压强低。

极限绝对压强 绝对压强即所测内部压强比”理论真空(理论真空压强值为0Pa)”高多少压强。它所比较的对象为理论状态的绝对真空压强值。由于工艺所限，我们无论如何都不能将内部压强抽到绝对真空0Pa这个数值，因此，真空泵所抽的真空值比理论真空值要高。所以当用绝对真空表示时，数值前面无负号。

例如，设备的真空度标为0.098MPa，实际上是-0.098MPa

抽气量 抽气量是真空泵抽速的一个衡量因素。一般单位用L/S和m³/h来表示。是弥补漏气率的参数。不难理解，理论下抽一个相同体积的容器，为什么抽气量大的真空泵很容易抽到我们所需的真空度，而抽气量小的真空泵很慢甚至无法抽到我们想要的真空度? 因为管路或者容器始终不可能做到绝对不漏气(公众号:泵管家)，而抽气量大的弥补了漏气所带来的真空度下降的因素，所以，大气量的很容易抽到理想真空度值。这里建议，在计算出理论抽气量的情况下，我们尽量选择高一级的抽气量的真空泵。抽气量具体计算公式以下会介绍。

他们Pa, KPa, MPa, mbar, bar, mmH2O, Psi之间的换算方式如下表：

下面进入真空泵的选型。

1、工艺要求达到的真空度

真空泵的工作压力应该满足工艺工作压力要求，选型时真空度要高于真空设备真空度的半个到一个数量级。(如：真空工艺要求100pa(绝对压力)的真空度，选用真空泵的真空度至少要50pa-10pa)。一般如果要求绝对压强高于3300Pa，则优先选择水环式真空泵作为真空装置，如果绝对压强要求低于3300Pa，则不能选择水环式真空泵，选择旋片式真空泵或更高真空级别的真空泵作为真空获得装置。

2、工艺要求的抽气量(抽气速率)

真空泵要求抽气速率(也就是要求真空泵在其工作压力下，排出气体、液体，固体的能力)，一般单位：m3/h，L/S,m3/min。具体计算方法可以参考下面公式自行计算选型。当然，真空泵的选型是一个综合过程，涉及到相关经验等因素。

S=(V/t)×ln(P1/P2)

其中：S为真空泵抽气速率(L/s)

V为真空室容积(L)

t为达到要求真空度所需时间(s)

P1为初始压强(Pa)

P2为要求压强(Pa)

3、判定被抽物体的成分

第一、被抽物体是气体、液体还是颗粒，如果被抽气体中含有水汽或少量颗粒性和粉尘等杂质，慎选旋片式真空泵，如果真空度要求较高，则应加过滤装置加以过滤方能使用旋片式真空泵做真空获得设备。

第二、要知道被抽物体是否有腐蚀(酸性还是碱性，PH值是多少?)，若含有酸碱腐蚀或有机腐蚀等因素的气体，应过滤或中和处理才能选旋片式真空泵。

第三、被抽物体是否对橡胶或者油品有污染?针对不同的被抽介质要选用相应的真空设备，如果气体中含有大量蒸气、颗粒、及腐蚀性气体，应该考虑在泵的进气口管路上安装相应的辅助设备，如冷凝器，过滤器等(具体联系我们相应技术工程人员)。

第四、真空泵的噪音，振动，美观的对工厂是否有影响。

第五、俗话说，便宜没好货。购买真空泵和真空设备时，还应优先考虑设备的质量、运输及其维修和保养费用等。

真空泵的抽速和真空机组的配置

不同的真空系统要求的真空度不同。因此往往必须由一套真空机组来完成，即由工作在不同压力范围的真空泵串接起来。高真空一侧的真空泵能达到系统要求的真空度，而低真空一侧的真空泵是直排大气的。显然最简单的真空机组就是一台直排大气的真空泵。但高真空系统一般需要三级机组，中真空一般需要二级机组。

一台高真空泵和一台低真空泵难于组成有效的高真空机组。这有几方面的原因。流量的连续性就是其中之一。高真空泵都有前级耐压的限制，即前级高于某一压力，泵就不能正常工作。而当前级泵达到这一临界压力时，往往抽速会减小，这样前级泵的排气流量可能会小于主泵的排气流量，这种流量的不一致破坏了流量连续性的要求，必然会引起真空机组不能正常工作。但如在高低真空泵之间再连接一台中真空泵，便可起到承上启下的作用，流量连续，而且各泵皆可工作在最佳状态。罗茨泵能工作在中真空范围，是最适合的，故又称罗茨增压泵，由于其压缩比不高，正好可连接几Pa至几百Pa的范围。当三级高真空机组进入较高的真空度时，由于主泵的排气流量明显减少，此时仅靠一台较小的前级泵便可维持抽气的连续性，在实际运用中这是经常采用的方法，这样可减少机组的能耗。

高真空机组往往需要三级机组的另一个原因归结于高真空泵的吸入压力的限制。泵都有起始工作压强，传统的高真空泵都在几Pa的范围。因此前级泵必须预抽到这一压力主泵才能开始工作。但直排大气的前级泵抽至这一压力往往需要较长的时间，因为随着压力降低泵的抽速在减小，特别是对于周期性抽气的真空机组，对达到工作真空度的时间是有要求的，预抽时间越长，进入工作真空度的时间也越长，故增加一台中真空泵与前级低真空泵配合，可在较短的时间达到主泵可以工作的压力，这样可以使系统尽快地进入工作压力，保证了设备的使用效率。

罗茨泵和油增压泵都可以作为中真空泵，分子增压泵有极高的压缩比，这除了使它能获得清洁真空外还具有优异的高真空性能，同时在中真空范围也有超强的抽气能力。这就使分子增压泵成为目前唯一兼有中高真空性能的真空泵，所以只需要与低真空泵配合便能组成性能堪比三级机组的高真空机组。具体地讲由于分子增压泵耐压高，所以可使前级泵易于处于高流量状态；而分子增压泵吸入压力高，减缓了前级泵的预抽负担。分子增压泵可以在100-50Pa工作，前级泵从大气到这一压力，基本遵从每经过时间压力降低一个数量级的规律，因此，机组可以具有很高的抽气效率。简化高真空机组，取消罗茨泵是分子增压泵的又一个优势。对于较大型的高真空应用设备，也可适当加强前级泵的预抽能力，进一步缩短抽气时间，由于预抽时间与整个排气过程相比很短，所以前级泵的使用时间也很短，因此可以兼作多套设备的预抽作用，而这往往是非常现实的。这就使规模化应用的真空机组得到大大的简化。

在某些中真空应用中，需要进入10-1Pa范围，这对罗茨泵的二级机组往往难于实现，而使用二级罗茨泵串接的三级机组可使真空度提高一个数量级而进入10-1Pa，所以中真空应用也常用三级机组。由于分子增压泵在10-1Pa可以满抽速，所以亦可以在三级中真空机组中取代两级罗茨泵。一般地讲，长时间工作在中真空的低端压力范围的罗茨泵，分子增压泵可以完全取代。而长时间工作在中真空高端压力范围的罗茨泵相对而言应该较少，因为这一压力范围前级泵往往还具有强劲的抽速。

文章内容整合自公开信息，责任编辑：胡静，审核人：李峥

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