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Technical articles蒸汽噴射真空泵是利用高壓蒸汽的動能抽除氣體、形成真空的設備,其工作原理基于文丘里效應和動量傳遞,通過蒸汽射流的高速運動卷吸并排出氣體,具體過程如下:
核心結構
單級蒸汽噴射真空泵主要由工作蒸汽噴嘴、吸入室、混合室、擴散室四部分組成;多級泵則由多個單級泵串聯而成,逐級提高真空度。
l工作蒸汽噴嘴:將高壓蒸汽(通常 0.3~0.8MPa)加速為超音速射流(流速可達 1000~1500m/s),是能量轉換的核心部件。
l吸入室:連接被抽系統,氣體從這里被吸入,與蒸汽射流接觸。
l混合室:蒸汽射流與吸入的氣體在此充分混合,形成氣 - 汽混合流。
l擴散室:截面逐漸擴大,使混合流的動能轉化為壓力能,最終將混合氣體排出。
工作過程
1.高速蒸汽射流形成
高壓工作蒸汽(如飽和蒸汽或過熱蒸汽)通過噴嘴時,因噴嘴截面急劇收縮,蒸汽壓力能轉化為動能,形成高速(超音速)射流。此時噴嘴出口處靜壓急劇降低,形成局部低壓區(低于被抽系統的壓力)。
2.氣體吸入與混合
被抽系統內的氣體在壓力差作用下進入吸入室,與高速蒸汽射流相遇。蒸汽射流的強大卷吸作用將氣體帶入混合室,氣體被蒸汽擊碎成微小氣泡,兩者充分混合形成氣 - 汽混合流,蒸汽的動能傳遞給氣體分子,帶動氣體向前運動。
3.壓力恢復與排出
氣 - 汽混合流進入擴散室后,由于擴散室截面逐漸擴大,流速降低,動能轉化為壓力能,混合流的壓力逐漸升高(最終超過大氣壓或下一級泵的吸入壓力),通過排氣口排出(可直接排入大氣或進入冷凝器冷凝回收蒸汽)。
4.多級泵的真空提升
單級蒸汽噴射泵的極限真空度較低(通常在 1~10kPa),為獲得更高真空(如 0.1Pa 以下),需采用多級串聯。前一級泵排出的混合氣體作為下一級泵的 “被抽氣體",逐級壓縮、排出,最終實現高真空。
關鍵特點
l真空范圍:單級泵適用于粗真空(1~10kPa),多級泵(如 3~5 級)可達到高真空(0.01Pa 以下),廣泛覆蓋不同真空需求場景。
l工作介質:以蒸汽為動力,需持續供應高壓蒸汽,蒸汽耗量大,通常需配套冷凝器回收蒸汽(降低能耗)。
l結構優勢:無運動部件,耐磨損、壽命長,維護簡單,可抽除含粉塵、水汽、腐蝕性氣體(需選用耐蝕材料如不銹鋼)。
l局限性:依賴蒸汽源,運行成本受蒸汽價格影響;啟動較慢,不適用于需快速抽真空的場景。
應用領域
廣泛用于化工、制藥、冶金、食品、真空冶煉等行業,如真空蒸餾、干燥、結晶、脫氣等工藝,尤其適合大抽氣量、高真空需求的工業場景。
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