真空原理简介课件.ppt

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1、在真空行业中通常会用到下面四个压力范围：低真空：760-1TORR中真空：1-0.001TORR高真空：0.001-0.000001TORR极高真空：0.000001TORR以下我们专门涉及的是低真空。在这一压力范围内通常使用两种单位：表示绝对压力值的TORR和英寸汞柱。在绝对压力中，0TORR是绝对真空。这两个单位都有绝对值和表压值之分。因此30 下面是转换表：,我们设备通常提供0-29.88inchesHgV的低真空。昆西螺杆式真空泵系列产品可满足上述压力范围的各种真空场合的应用。下表列出的部分应用真空的行业以及所需的真空范围：医院中央真空 16-24 inches HgV 印刷 15-2

2、0 inches HgV 食品工业 15-29.88 inches HgV真空保持 25 inches HgV中央真空系统 15-29 inches HgV有无数行业需要真空设备来提供不同范围的真空。甚至竞争生产厂家，对销售人员来说，了解真空泵会使用在哪个生产过程，以及需要提供的真空压力十分重要。充分了解了压力的变化需求后，你就能为客户选择正确的型号的机器了。,在与潜在的客户讨论机型时，你会需要进行很多换算，计算。下面三张表对你进行换算很有帮助。，第二是体积转换表，最后是温度转换表。,压力转换表,体积转换表,温度转换表,我们通常用四个相关的基本参数来描述气体：压力，体积，温度以及空气量。压力：

3、压力是指气体作用在单位面积的容器壁上的力。体积：体积是只气体占用的空间大小。计量单位有：立方英尺，升，加仑，立方米，立方英寸等。温度：温度的单位有：华氏，摄氏，开氏，华氏绝对温标。通常气体公式里会含有将华氏温度转换为其他标准的参数。空气量：指定样品空气量用克摩尔*或摩尔来表示。一摩尔标准气体（在标准温度和标准压力下，即760TORR和0下）的体积为22.4升。因此一磅摩尔气体体积大致为385立方尺。（454克/磅*22.4升/克/28.32升/立方尺） *一摩尔气体含有6*1023个分子 这四个基本参数是为客户项目挑选设备时进行计算所常用的。参数之间的关系由气体公式给出。在使用公式前，我们需要

4、在各种温度，体积和压力单位间进行转换。这种将客户使用的单位转换成公式使用的单位的能力很重要。你如果在客户面前熟练的进行转换工作，作为真空项目的顾问，客户会增加对你的信任。,真空下气体体积的膨胀率,例一: 如图所示,真空度为15 inchHg的气体体积是原来的两倍.例二: 如图所示,真空度为27.5 inchHg的气体体积是原来的12倍.膨胀率公式=大气压力/绝对压力 30/5=6,真空和真空设备,一般干空气或其它气体,A,B,C,空气和水蒸气混合物,可凝蒸汽或水蒸汽,绝对压力,760 mm,29.92,Hg,14.7 psig-标准大气压,标准沸点,212 F,100 C,500,250,10

5、0 mm,50,25,10 mm,20,10,4,2,1.0,0.4,0.2,0.1,1 mm,5,2.5,微米,1000,500,250,100,0.1 mm,50,25,10,0.01 mm,5,2.5,0.1微米,80,150 ,60,40,100 ,20,50 ,32 ,0 ,0 ,20,40,-50 ,正常冰点,用于矿井和隧道的排风风机等低真空排气设备,用于粘土、陶瓷和其它产品的真空排气,纸和其它湿产品的真空过滤,用于粘土、陶瓷和其它产品的真空排气,用于化工、炼油的蒸汽冷凝器，蒸馏器、真空蒸馏器的空气排除设备,咖啡和其它易腐食品或化学品的真空包装设备,真空脱水和浸渍设备用于各种产品包

6、括高压电缆、绕组,复杂化合物的提纯,光学部件和其它材料的真空镀膜,微电脑的真空覆膜,太空部件的支承,注意：此表的某些部分仅仅是示意说明而已，一些类似真空工艺的特殊修改和设计一般超过了些典型范围。在些小范围内，此表定准确的。,特殊食品，血浆、青霉素，维他命和特殊药品的冷冻干燥和脱水设备,各种食品的真空冷冻设备,用于盐、糖、牛奶的真空锅和蒸馏器,用于各种化工、炼油厂的真空蒸馏器和结晶设备,一般设备的蒸汽冷凝器用于橙汁的浓缩,空调、工艺用的水蒸汽吸收制冷,真空设备：用于制冷设备，电灯泡，射线管，真空设备：用于雷达设备，电视设备，各类电气设备和研究仪器,动物和植物油的真空榨取,20-A 许多主要工业工

7、艺需要使用负压和各种典型的压力范围。工艺包括：排除各种混合气体如：ABC三栏下列出的空气，其它气体和水蒸汽。,水挥发范围,大气压下沸腾和蒸汽冷凝范围,零度以下冷凝设备和冰挥发范围,冰、水或蒸汽的变相温度,真空系统 从大气或其它环境向真空系统的泄漏会一直以某个速率进行，并会影响后果。用户必须消除泄漏，并做出原有设备规格说明。否则，不能做出正确的真空泵选型。,Quincy真空泵的主要应用,真空转换,TORR 到 HG AB Torr0.03937(Torr/25.4)HG AB 到 TORR Hg Ab25.4TORR 到 PSIA Torr0.0193HG VACUUM 到 HG AB 29.9

8、2-HGVHG AB 到 HG VACUUM 29.92-HG ABBOYLES LAW P1V1=P2V2CHARLES LAW P1/T1=P2/T2GERNERAL LAW P1V1/T1=P2V2/T2泵速 T=2.3 (V/S)Log(P1/P2)SCFM 到 ACFM SCFM(29.92/P2)(T/528)ACFM 到 SCFM ACFM(P2/29.2)(528/T)LBS.PER HOUR 到 CFM CFM=(LBS/60)(379/MW)(760/P2)(460+T)/528LEAKAGE 到 CFM CFM=V(P2-P1)/T 1/P1,真空转换表（海平面32）,C

9、其他流量单位有时候你会接触到客户使用等值干空气来代替CFM。通常用磅每小时或磅每分钟。你可以通过以下公式来转换。CFM=(LBS/60) (379/MW) (760/P) (460+T)/528LBS= 每小时气体的磅数MW=气体分子量P=气体要达到的压力T=华氏温度此公式首先将磅每小时转换到磅每分钟，然后是标准状态下气体体积，将标准压力转换成最终压力，将温度转换成标准温度。你无须了解每一步的含义，只需知道如何填入数据求得CFM值。有一种更为简便的方法，1个SCFM等于4.5磅每小时。而将SCFM转换成ACFM就很简单了。SCFM=LBS/HR（1/4.5）我们可以用BOYLES定律（P1V1

10、=P2V2）来进行SCFM和ACFMM的转换。如果是其他的气体，需要对气体分子量进行转换才能求得正确的泵速。,转换成磅每小时有时候你会接触到客户使用等值干空气来代替CFM。通常用磅每小时或磅每分钟。你可以通过以下公式来转换。CFM=(LBS/60) (379/MW) (760/P) (460+T)/528LBS= 每小时气体的磅数MW=气体分子量P=气体要达到的压力T=华氏温度此公式首先将磅每小时转换到磅每分钟，然后是标准状态下气体体积，将标准压力转换成最终压力，将温度转换成标准温度。你无须了解每一步的含义，只需知道如何填入数据求得CFM值。如果是其他的气体，需要对气体分子量进行转换才能求得正

11、确的泵速。范例：客户工程要求在15torr真空度下，温度150的空气流量为45lbs.per hour,换算成CFM？只需将数据填入公式即可求得答案。CFM=(45/60) (379/29) (760/15) (460+150)/528=0.7513.150.71.16=577.8可选择QSVI 50的机器。,公式是：CFM=(Lbs.per hour/60)+(379/MW)+(760/P)+(460+T)/520Lbs.per hour=每小时的气体量MW=气体分子量（空气=29）P=气体泵送时的压力T=华氏温度公式首先将磅每小时转换到磅每分钟，然后是标准压力下的体积，标准气压到最终气压，

12、温度转换成绝对温度。你不必了解每一步的意义，只要知道如何填入数据求出所需的CFM值。有一种更为简便的方法，1个SCFM等于4.5磅每小时。而将SCFM转换成ACFM就很简单了。SCFM=LBS/HR（1/4.5）我们可以用BOYLES定律（P1V1=P2V2）来进行SCFM和ACFMM的转换。如果是其他的气体，需要对气体分子量进行转换才能求得正确的泵速。比如，气体是CO2，在公式中代入CO2的比重：（CO2分子量=44）SCFM=(LBS/HR)（1/4.5）(29/44)这样才能得到对应分子量下的值，然后转换成ACFM。以下是这方面应用的总表；SCFM TO LBS/HR: LBS/HR=S

13、CFM4.5(MW/29)LBS/HR TO SCFM: SCFM=(LBS/HR) (1/4.5) (29/MW)SCFM TO ACFM: ACFM=SCFM(760/P) (460+T)/520ACFM TO SCFM: ACFM(P/760) 520/(460+T),BOYLES定律假设汽缸内有一定量的，某一温度和某一压力下的气体，当活塞从一端开始压缩汽缸时，气体体积会变小。体积变小时，压力就会上升。这就是BOYLES定律的基本含义。（假设恒温）：P1V1=P2V2换句话说就是，初始压力和初始体积的乘积等于最终压力和最终体积的积。范例：1汽缸初始体积为3升，初始压力为100torr,当

14、体积减小到一升时，压力多大？已知：P1=100torr V1=3 L V2=1 L 求P2P2=P1V1/V2=1003/1=300 torr这个公式可以引申到其他的体积。比如客户有一个容器需要抽真空，系统中安装了一个储气罐，你可以判断最终储气罐和容器的相等压力是多大。P1V1=P2V2假设10 cf 的储气罐需已抽到12torr的真空，15 cf的容器初始压力为大气压。（76015）+（1210）=P325P3=460.8TORRCHARLES定律假设汽缸中的活塞是固定的，里面气体的量也是固定的。对气体加热，导致的结果是气体压力上升。上升的压力与上升的绝对温度值成反比。可用以下公式表示：P1

15、/T1=P2/T2,例: 如初始压力为100torr,初始温度100,结束温度为200,求最终的压力.因为CHARLES定律中用的是绝对温度,所以我们首先要将温度转化为开氏KELVIN(K=C+273) P2=P1*T2/T1 P2=(100*473)/373=127 torr,通用气体定律 将CHARLES定律和BOYLES定律相结合可以得到通用气体定律： P1*V1/T1=P2*V2/T2 当气体的这三个参数在初始状态和最终状态不同时这个公式就很有用了。他同样用代数公式表达。与之类似的一个公式叫理想气体状态方程，但在实际中很少用到。你只需记得有这么个公式，如你想进一步了解，可以向我们咨询。

16、理想气体状态方程：PV=NrtD真空设备本章节包括在制造真空领域中使用各种类型的设备。你必须了解竞争对手的设备的技术，从而可以强调螺杆式真空泵的优势。当然作为销售人员，最重要的是你和客户之间的关系。如果你给客户的印象是你对于真空泵及相关领域的知识相当丰富，从而产生对你的信任感。对于你的对手，这将是你所具有的最大优势。下面我们就从螺杆泵开始，然后是旋转叶轮式，旋转活塞式和水封泵。螺杆泵： 螺杆泵的工作程序可以分为四部分。首先，当螺杆转过进气口时，腔室的容积增大，将低压的气体吸入。第二步，随着螺杆的旋转，进气口关闭，转子与泵壳之间吸入的气体被推向机头后方。在此过程中气体被压缩。气体的压力上升超过大

17、气压力，当气体到达排出口时，被排出。,下面是整个过程的图示：旋转叶片式： 在上世纪六十年代中期，旋转叶轮技术在真空工业中得到了广泛的应用。而再次之前，用的最多的是旋转活塞式的真空泵。与旋转活塞式的真空泵相比，旋转叶片式具有噪音低，体积小，维护简便等特点。工作原理：油封滑动式的叶片旋转时形成局部的体积增加而吸入气体。转子是偏心安装的，使叶片在旋转过程中如同移动的壁使体积由大到小轮流转换。随着叶片的旋转，内部体积在到达最大点后开始变小，对气体进行压缩。当内部气体的压力大于大气压时，排气阀打开，排出气体。下一个循环随之开始。腔室的体积开始增大，压力减小，再一次吸入气体。在下面的图上可以看到整个过程：

18、,气体的吸入和排出第一步：腔室A与需吸真空的容器相连。随着A处的容积增大，压力减小，气体被吸入。 这是吸入过程第二步：腔室A与外界被叶片隔开，体积减小，气体被压缩。 这是压缩过程第三步：腔室A与出口相连，体积继续减小，气体压力继续上升但还不足以打开排气阀。 这是升压过程第四步：腔室A的体积继续减小，气体压力超过大气压。排气阀被打开，气体排出。 这是排气过程旋转活塞 旋转活塞式的真空泵工作原理与旋转叶片式相似。与之不同的是，旋转活塞式的真空泵以一根长的金属管或活塞代替叶片起活动壁的作用。随着偏心安装的活塞的移动，气体被吸入，再随着内部体积的减小而被压缩。旋转活塞式的真空泵在气体中含有大量杂质时也

19、能正常运行。以下是工作图示,水环泵： 水环泵的工作原理与旋转活塞和旋转叶轮类似，但是其方法很特别。简单的说，就是通过旋转的叶轮在液体环（通常是水）中的不断的进出来带走气体，造成真空。当泵运行时，密封用的液体被叶轮甩到泵壳边缘，围绕中心形成一个移动的液环。叶轮的轴安装在中心偏上处，叶片在泵壳和液环中作偏心的旋转。进出口都暴露在同一个空间，由叶片和液环隔开。当气体从吸口被吸入后，进入由叶轮和液环形成的空间。随着旋转，叶轮进入液面部分越来越多，空间就会越来越小，对气体进行压缩直至排出。 详见下图：,D.真空设备,优点:1，初始投资低,震动小,风冷 2，低振动,低噪音,旋转叶轮式,优点:1，轴承负荷低

20、,泵的寿命长 2，无振动,低维护成本 3，无须经常换油4，排气不含油 5，设高温跳机保护 6，自动可调节的进气阀7，空冷水冷可选 8，包括控制板在内的完整的系统,螺杆式,缺点:1，体积大,重量重 2，对杂质和液体敏感 3，无中等真空段,缺点:1，叶轮易磨损,每隔3-5年需更换叶轮. 2，对空气中的杂 质和水蒸气敏感 3，排气含油 4，不能处理气体中水滴和液滴6，每三个月需更换滑油 7，仅是一个泵,而不是一个系统,D.真空设备,旋转活塞式优点:低速可靠可以处理空气中的杂质大型的油气桶可防止对环境的污染缺点:易过热,不能处理高压气体振动大,噪音高底座大,水环泵:优点:维护简单,可靠根据磨损情况可调

21、整空间低振动可处理空气中的杂质可以使用各种液体作密封缺点:如今最大的问题,对水的消耗和排放效率低排气中含液体杂质会堵塞进出口水压的降低会导致真空下降表现会随水温波动,旋转叶轮式（BEACH-RUSS，BUSCH，GAST，ITT，RIETCHLE，LEYBOLD）优点:初始投资低,震动小,风冷直接驱动，低振动可达到的真空度高，可达29.9inchesHg空气冷却低噪音缺点:维护费用高，叶轮易磨损,每隔3-5年需更换叶轮.对空气中的杂质和水蒸气敏感排气含油不能处理气体中水滴和液滴每三个月需更换滑油旋转活塞式（STOCKS，LEYBOLD，SARGENT-WELCH）优点:可靠耐用可以处理空气中的

22、杂质低速，磨损小大型的油气桶可防止对环境的污染缺点:易过热,不能处理高压气体通常振动比较大噪音也比较大占地面积大 大部分压缩机厂家都有自己的特色产品。差别在于所提供给客户的服务。与那些注重产品质量，提倡顾客至上的厂家竞争是很困难的。幸运的是，大部分厂家提供的机器使用寿命都在3-6年，而我们的螺杆式真空泵的寿命可达10-15以上，这是我们在销售中最大的优势。,怎样进行QSV真空泵的选型,要求参数：1.大气压力(Pb)=真空系统安装2.最小系统真空(Vs)=用英寸Hg表示3.最大可容许真空=用英寸Hg表示4.真空泵风量要求(CFM),III 泵的选型,现在我们先了解真空术语和真空产生设备的类型。我

23、们看一下怎样解决客户应用中会遇到的难题。这里我们把所有以前的信息都放入现场可使用的格式。请记住如果你学会我们这里讲到的一切，你在真空方面的知识会比90%以上你的客户懂得要多。如果你能在这个领域应用这些知识，该数字可以上升到98%。 A.泵的选型 在真空条件下的第一个最基本应用公式就是确定泵的选型的公式。 这个公式有四个部分： 速度（S）：泵的速度 时间（T）：将腔室抽真空到一定压力所需时间 压力（P）：工作压力 容积（V）：腔室的容积 公式：T= 2.3 V/S log P1/P2 P1指的是你的最初压力，P2指的是你的最终压力。2.3是系统系数。该值考虑到动力传递损耗和泵的低效状态。 应用：

24、你的客户有某一真空系统，该系统需要在给定的时间内使用真空泵降到某一压力。你必须知道四个要素中的3个值才能给出答案。通常你会知道压力、容积，而客户要求你求得泵的速度或抽真空所需时间。,例子,已知条件:最大系统真空(VS) =20.0 inches最大许可真空 =25.0 inches大气压力 (PB) =28.57 inches需要真空泵的排量 =65 cfm 自由空气求将1000立方英尺容器抽真空时间1，检查控制量的单位转换,确认设定值是否合适.2，100*VS/PB=100*20/28.57=70%3，根据真空系统排量曲线来获得输送的系统,选择 QSVI-20系统真空20.0 inches排

25、量72 cfm功率11.2 BHP抽空时间 5分钟T=2.3*(V/CFM)*LOG(P1/P2),泄漏率 任何的真空系统都存在泄漏现象。存在泄漏意味着真空泵需要抽出额外的气体。如果这额外的气体负荷过大，真空泵就不能达到系统要求的真空度。（以ACFM计，在额定的真空压力工作的真空泵的排量就不能满足增加后的气体流量）因此在选型时要考虑到克服系统泄漏带来的额外负荷。 泄漏率用单位时间内压力升来表述。客户只需关上阀门，在一个时间段内（5或10分钟），计算系统或容器的压力降。这个值，比如5分钟内上升了10TORR，流入的系统的气流速率。下面的公式是转换成CFM的公式：S=V(P2-P1)/T(1/P1

26、)S=泵速 ACFMV=腔室体积P1=初始压力P2=最终压力T=时间 分钟范例：一个500CF，75TORR的容器，关上阀门后泄漏率为5分钟10TORR，需要保持75TORR的真空度，该用多大的真空泵？S=V（P2-P1）/T（1/P1）=500（85-75）/5（1/75）=13.33ACFM AT 75TORR如果单位不同，请先转换成绝对值，再进行计算。,比如，气体是CO2，在公式中代入CO2的比重：（CO2分子量=44）SCFM=(LBS/HR)（1/4.5）(29/44)这样才能得到对应分子量下的值，然后转换成ACFM。以下是这方面应用的总表；SCFM TO LBS/HR: LBS/H

27、R=SCFM4.5(MW/29)LBS/HR TO SCFM: SCFM=(LBS/HR) (1/4.5) (29/MW)SCFM TO ACFM: ACFM=SCFM(760/P) (460+T)/520ACFM TO SCFM: ACFM(P/760) 520/(460+T) D海拔真空表在出厂时根据当地的大气压力来设定。由于我们和客户所参考的大气压值会有不同，客户有时需要对其进行修正。我们称之为参考真空值。假定我们处于海平面，大气压为29.92 HG。当一侧的真空达到某一个值时，在表膜片另一侧的大气压力对指针会有一定的作用力。如果大气压不是29.92,比如27HG，那作用在表上的大气压就

28、没有那么大，客户就会认为，没有达到所要的真空值。通过以下公式来求得参考真空值，来调整上述偏差。Pref=P129.92/P2Pref=参考压力P1=对应高度排出压力减所要求得表头压力P2=对应高度排出压力所求的是对应工作压力的海平面的参考值。你可以以此根据泵速的公式来选择合适的机型。保险起见，你最好将表压转换成绝对压力。下面的例子将告诉你如何进行转换。,范例：需要一台在3000ft高度处，以650CFM排量来获得23Hg表压（当地大气压下）的机器，该如何选型？换句话说，转换成海平面下的参考值来选择满足条件的机型。Pref=P1(29.92/P2)P2=(查高度表)26.86 inchesHgP

29、1=P2-所需的表压=26.86-23=3.86 inchesHgPref=3.86 29.92/26.86=4.3Pref=(表压)29.92-4.3=25.62 inches Hg可以选择QSVI 50的机器，在25.62 inchesHg表压下，提供700ACFM。,如果工作场所超过7500FT，请与工厂联系。在那样低压的情况下，可能需要额外的冷却器来保证机器正常运行。E 水/电的消耗我们经常要与水环泵和叶片泵做比较，因此需要为客户研究分析水和能源的消耗情况。以下有几个很简便公式来计算说明使用昆西QSV系列真空泵，在节能和节水方面的潜在的优势。能量公式：电费=8760BHP0.746Re

30、/M8760=一年的小时数BHP=制动马力0.746=马力和KW的比值Re=电价M=马达效率,耗水量计算：,水费=60GPM8760WSrate%/1000(假设以1000GALLONS计)水费=60GPM8760WSrate%/7480(假设以MCF计)60=每小时60分钟GPM=加仑每分钟8760=每年小时数Wsrate=水耗和水处理费%=百分比计算出电与水的耗费后，与昆西产品做比较，并做出一个节省费用的回报周期。,C流阻真空中的另一个重要特性是流阻。在一定压力下，指定时间内流过管路的气体量是一定的。显然，管路越长，管径越细，气体通过的难度就越大。换句话说，泵速的效率就降低。在某中意义上说

31、，无论一端的管径有多大，流过管路的气体是一定的，更大的泵并不能提高泵速或减少达到压力的时间。下面的公式可以帮助你判断是否存在或将会存在流导问题。C=0.52(D4/L) PC=流阻D=管径（inches）L=管长（feet）P=压力（microns=torr1000）通常你不会用到这个公式，除非管路特别长。在螺杆泵所提供的压力下，流阻的损失是可以忽略的，除非管路特别长时才进行计算。上面的公式只是一部分，另一部分是综合的泵速计算公式。流阻的公式告诉你有关于整个系统的东西。你需要计算选多大的泵，如何来克服流导损失来满足系统的需求。综合的泵速计算公式：S=SpC(Sp+C)S=网络中的泵速 CFMS

32、p=泵速 CFMC=系统的总流阻 下面的例子会教你如何判断某个真空系统中是否有很大的流阻问题。如果有，就要改变系统设计来满足客户的要求。在很多情况下，真空泵被误用了，问题在于厂家没有针对他们的系统需求选择合适的真空泵。这种情况下你们不仅仅要买设备给他们，还要建议他们对系统结构进行合理的改造。,行业：电子真空泵的设计要求,行业：玻璃/陶器制造，砖瓦制造真空泵的设计要求,行业：电气/机电真空泵的设计要求,TO:THENG LEE-PINGSUBJ:CARSEM VACUUM,真空泵计算现有两台QSVI-50的机器，一台流量： 7300.83333(50Hz)=608CFM/UNIT 两台同时运行时

33、： NO1：26.5 HG NO2: 27.2HG 容器读数：未知，未装压力表管系中的后容器（离开2米）：650mmhg=25.60采用真空：（26.5+27.2）/2=26.85 HG vacuum压力升：26.85-25.60=1.25HG(31.75mmhg)当前容器的体积：1000L0.3531=35.31CFT=2.3(V/S) LOG(P1/P2) =2.3(35.31/(6082) LOG(29.92/(29.92-27)=2.30.02901.010578=4根据客户要求，系统需要在30秒内抽真空到V=0.51216/(2.31.0110578)=26228.32=7,420l压力升（漏泻率）S=V（P2-P1）/T（1/P1）=35.31(4.32-3.07) 25.4 1.25/(4/60) (1/26.85) =(35.311.25/0.0666) (1/26.85)=24CFM(从容器到测量点大约有2米)其他损失：参见附件中的公式,