技術文章
Technical articles水噴射真空泵是一種利用高速水流的動能來抽除氣體、形成真空的設備,其工作原理基于流體力學中的 “文丘里效應" 和動量傳遞原理,具體過程如下:
核心結構
主要由噴嘴、吸入室、混合室、擴散室及循環水箱(或外接水源) 組成:
l噴嘴:將高壓水(通常由水泵提供)加速至高速射流(流速可達 15~30m/s),是能量轉換的關鍵部件。
l吸入室:連接被抽容器(或系統),氣體從這里被吸入,與高速水流接觸。
l混合室:高速水流與吸入的氣體在此充分混合,形成氣液兩相流。
l擴散室:截面逐漸擴大,使氣液混合流的動能轉化為壓力能,最終將混合流體排出。
工作過程
1.高速射流形成
高壓水(一般需 0.2~0.5MPa 的工作壓力)通過噴嘴時,由于噴嘴截面急劇收縮,水流速度急劇增加,形成高速射流。此時,噴嘴出口處的水流動能增大,靜壓能降低,甚至形成局部低壓區。
2.氣體吸入
高速射流在吸入室內產生強烈的卷吸作用,使吸入室與被抽容器(或系統)之間形成壓力差。被抽容器內的氣體在壓力差作用下,通過吸氣口進入吸入室,與高速水流相遇。
3.氣液混合與輸送
高速水流的動能傳遞給氣體分子,使氣體被破碎成微小氣泡,與水充分混合形成氣液兩相流。混合流在慣性作用下進入混合室,繼續向前運動。
4.壓力恢復與排出
氣液混合流進入擴散室后,由于擴散室截面逐漸擴大,流體流速降低,動能轉化為壓力能,混合流的壓力逐漸升高,最終超過大氣壓,通過排水口排出到循環水箱(或外部排水系統)。氣體隨水流一起排出,而水可經沉淀、冷卻后循環使用(需補充損耗的水量)。
循環往復
隨著高壓水持續通過噴嘴噴射,上述過程不斷重復,被抽容器內的氣體被持續抽除,從而逐漸形成并維持一定的真空度。
關鍵特點
l真空度:單級水噴射泵極限真空度受水溫影響(水溫 20℃時,極限真空約為 6.7kPa,即 50mmHg),若采用多級串聯,可提高至 2.7kPa(20mmHg)左右。
l工作介質:以水為工作介質,來源廣泛、成本低,且能同時冷凝可凝性氣體(如蒸汽)。
l結構簡單:無運動部件,維護方便,適合抽除含有粉塵、水汽或腐蝕性的氣體(需選用耐蝕材料,如塑料、不銹鋼)。
l能耗:需配套水泵提供高壓水,能耗相對較高,適合中小真空系統(抽速一般在 1~100m3/h)。
水噴射真空泵廣泛應用于化工、制藥、食品、輕工等領域,用于真空過濾、蒸發、干燥、蒸餾等工藝,尤其適用于對設備耐腐蝕性有要求或需處理可凝性氣體的場景。
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