《真空泵原理與應(yīng)用》課件

真空泵原理與應(yīng)用目錄1真空泵概述定義、歷史與重要性2工作原理機械、物理與化學原理3分類方法按原理、真空度與結(jié)構(gòu)特征應(yīng)用與維護真空泵概述定義將氣體從密閉容器中抽除的機械設(shè)備發(fā)展歷史從17世紀開始，經(jīng)歷機械化到現(xiàn)代技術(shù)的演進重要性現(xiàn)代工業(yè)、科研與生活中的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)真空的定義真空度概念容器內(nèi)氣體壓強低于大氣壓的狀態(tài)真空度分類低真空：105~102Pa中真空：102~10-1Pa高真空：10-1~10-5Pa超高真空：<10-5Pa真空泵的基本功能抽氣從密閉容器中移除氣體分子壓縮增加氣體壓力以便排出排氣將壓縮氣體排入大氣環(huán)境真空泵的工作原理機械原理通過機械運動改變空間體積物理原理利用分子運動特性與物理現(xiàn)象化學原理基于化學吸附與反應(yīng)機制機械原理容積變化利用活塞、膜片或轉(zhuǎn)子運動增減密閉腔體積，形成氣體流動典型應(yīng)用于旋片式、隔膜式泵氣體壓縮氣體從低壓區(qū)流向高壓區(qū)通過機械部件擠壓氣體廣泛用于機械泵和渦輪分子泵物理原理分子動力學應(yīng)用渦輪分子泵工作原理熱力學傳遞熱與動能轉(zhuǎn)換分子運動基礎(chǔ)布朗運動與統(tǒng)計物理化學原理氣體吸附利用特殊材料表面吸附氣體分子化學反應(yīng)通過反應(yīng)將氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為固態(tài)冷凝捕獲低溫使氣體凝結(jié)在冷表面真空泵的分類方法按工作原理分類傳輸泵與捕集泵按真空度分類粗真空、高真空與超高真空泵按結(jié)構(gòu)特征分類干式與濕式真空泵按工作原理分類氣體傳輸泵通過機械作用將氣體從低壓區(qū)輸送到高壓區(qū)旋片式真空泵羅茨真空泵渦輪分子泵氣體捕集泵通過物理或化學方法捕獲氣體分子離子泵吸附泵冷凍泵按真空度分類粗真空泵工作范圍105~10-1Pa高真空泵工作范圍10-1~10-5Pa超高真空泵工作范圍<10-5Pa按結(jié)構(gòu)特征分類干式真空泵無油潤滑避免工作介質(zhì)污染維護成本高典型：渦旋泵、螺桿泵濕式真空泵需要油或水等工作液體氣體可能被污染成本較低典型：旋片泵、水環(huán)泵主要類型真空泵詳解（1）旋片式真空泵最常見的機械真空泵滑閥式真空泵利用滑閥控制氣體流動羅茨真空泵高速旋轉(zhuǎn)的"8"字形轉(zhuǎn)子螺桿真空泵利用螺旋形轉(zhuǎn)子配合機械真空泵：旋片式真空泵1特點優(yōu)勢結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便2工作原理偏心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，壓縮排出氣體3基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子、定子、彈簧片、油封系統(tǒng)機械真空泵：滑閥式真空泵10-2極限真空度(Pa)適用于粗真空應(yīng)用25%效率提升相比傳統(tǒng)泵3-5年平均使用壽命工業(yè)環(huán)境下機械真空泵：羅茨真空泵工作原理"8"字形轉(zhuǎn)子高速同步反向旋轉(zhuǎn)應(yīng)用特點大抽氣量、高效率、無油污染結(jié)構(gòu)特點轉(zhuǎn)子間隙小、同步齒輪傳動機械真空泵：螺桿真空泵半導體化工制藥食品其他主要類型真空泵詳解（2）了解動力真空泵基本概念利用流體動力學原理運行掌握水環(huán)真空泵特性以水為工作介質(zhì)，環(huán)形水層作用理解液環(huán)真空泵應(yīng)用適用于含水蒸氣環(huán)境學習蒸汽噴射泵原理利用高速流體攜帶氣體分子動力真空泵：水環(huán)真空泵結(jié)構(gòu)組成偏心安裝的葉輪、水環(huán)、進排氣口工作過程葉輪旋轉(zhuǎn)形成水環(huán)，產(chǎn)生容積變化應(yīng)用特點可抽含水蒸氣氣體，結(jié)構(gòu)簡單動力真空泵：液環(huán)真空泵動力真空泵：蒸汽噴射泵工作介質(zhì)高壓蒸汽或壓縮空氣噴射原理噴嘴加速流體，形成低壓區(qū)主要應(yīng)用蒸餾、化工、制糖工業(yè)優(yōu)勢特點無運動部件，維護簡單主要類型真空泵詳解（3）分子泵概念利用分子動力學原理適用于高真空、超高真空高潔凈度、高可靠性主要類型渦輪分子泵擴散泵分子拖曳泵應(yīng)用領(lǐng)域半導體制造科學研究設(shè)備航天航空測試分子泵：渦輪分子泵分子泵：擴散泵加熱工作液油蒸氣向上進入噴嘴高速噴射蒸氣從噴嘴高速射出氣體分子拖曳攜帶氣體分子向下運動油蒸氣冷凝在冷卻壁上凝結(jié)回流主要類型真空泵詳解（4）吸附原理利用固體表面吸附氣體分子離子泵電場電離氣體，金屬表面吸附冷凍泵極低溫表面凝結(jié)氣體分子超高真空應(yīng)用可達10??~10?12Pa極限真空度吸附泵：離子泵基本結(jié)構(gòu)陰極（鈦）、陽極（不銹鋼）、永磁體高壓電源、真空外殼工作原理高壓電場電離氣體分子離子轟擊鈦表面，氣體被吸附永磁場延長電子路徑，提高電離效率應(yīng)用特點無機械運動部件，振動小極高真空度，潔凈度高適合電子顯微鏡、粒子加速器等吸附泵：冷凍泵-269°C工作溫度接近絕對零度10?12極限真空度(Pa)超高真空范圍100%氦氣捕獲率低溫下高效吸附主要類型真空泵詳解（5）環(huán)保優(yōu)勢無油污染，適用潔凈工藝應(yīng)用領(lǐng)域半導體、制藥、食品工業(yè)主要類型隔膜泵、渦旋泵、爪式泵干式真空泵：隔膜真空泵隔膜下降腔室容積增大，氣體進入隔膜上升氣體被壓縮排氣閥打開壓縮氣體排出循環(huán)重復(fù)持續(xù)抽氣形成真空干式真空泵：渦旋真空泵結(jié)構(gòu)特點靜止渦旋盤與運動渦旋盤配合工作原理動盤公轉(zhuǎn)運動，形成移動密封腔應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)療設(shè)備、實驗室、半導體真空泵性能參數(shù)抽氣速率單位時間內(nèi)抽除氣體體積(L/s)極限壓力能達到的最低壓力值(Pa)工作壓力范圍有效運行的壓力區(qū)間功率消耗運行所需電能(kW)真空泵性能曲線壓力(Pa)抽速(L/s)功率(kW)真空泵的應(yīng)用領(lǐng)域概述1工業(yè)生產(chǎn)半導體、化工、冶金、食品科學研究物理、化學、材料、生物醫(yī)療健康手術(shù)設(shè)備、藥品生產(chǎn)、醫(yī)療器械日常生活吸塵器、保鮮包裝、咖啡機航空航天空間模擬、衛(wèi)星測試真空泵在半導體行業(yè)的應(yīng)用晶圓制造CVD工藝氣體輸送等離子體刻蝕環(huán)境PVD薄膜沉積芯片封裝真空吸取芯片真空脫氣處理真空焊接工藝顯示面板OLED蒸鍍工藝LCD面板封裝觸控層制備真空泵在化工行業(yè)的應(yīng)用精細化工高純度分離與精制2真空蒸餾與結(jié)晶降低沸點，防止熱分解真空干燥低溫去除水分與溶劑真空泵在食品行業(yè)的應(yīng)用真空泵在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用手術(shù)吸引血液及體液吸除手術(shù)視野清晰傷口環(huán)境控制醫(yī)療器械滅菌低溫等離子體滅菌環(huán)氧乙烷滅菌無殘留處理藥品生產(chǎn)藥品真空干燥凍干疫苗制備無菌環(huán)境保障真空泵在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用空間環(huán)境模擬大型真空艙模擬太空條件推進系統(tǒng)測試離子推進器在真空中測試性能材料與元件驗證復(fù)合材料真空環(huán)境老化試驗衛(wèi)星組件測試太陽能電池板與熱控系統(tǒng)驗證真空泵在能源行業(yè)的應(yīng)用核能太陽能風能氫能其他真空泵在環(huán)保行業(yè)的應(yīng)用廢氣處理有害氣體真空捕集與分離處理污水處理真空脫氣、曝氣增效土壤修復(fù)真空抽提技術(shù)去除揮發(fā)性污染物真空泵在科研領(lǐng)域的應(yīng)用粒子加速器超高真空減少粒子散射電子顯微鏡高真空環(huán)境確保成像清晰薄膜制備精確控制沉積過程與厚度真空泵在日常生活中的應(yīng)用吸塵器真空吸力清潔灰塵咖啡機真空環(huán)境提取咖啡風味真空包裝機延長食品保鮮期電子設(shè)備真空技術(shù)制造手機、電腦部件真空泵的選擇考慮因素應(yīng)用場景明確具體工藝要求真空度要求確定所需極限壓力2抽氣速率需求計算所需抽速介質(zhì)兼容性考慮氣體特性真空泵的選擇考慮因素（續(xù)）工作環(huán)境溫度、濕度、空間限制維護成本備件費用、維修周期能源效率功耗評估、能耗標準投資回報初始成本與長期收益真空泵系統(tǒng)設(shè)計單級系統(tǒng)簡單工藝，單一泵型滿足需求多級系統(tǒng)高低真空泵串聯(lián)組合3并聯(lián)系統(tǒng)多泵并聯(lián)提高總抽速真空泵的安裝要求位置選擇通風良好，遠離熱源管路連接最短路徑，最少彎頭電源供應(yīng)符合電壓要求，防護接地安全防護防振底座，噪聲隔離真空泵的日常維護維護項目周期要點泵體檢查每周外觀異常、滲漏油液更換500小時油色、油位、污染度過濾器清潔月度進氣、排氣過濾密封件檢查半年橡膠老化、密封效果真空泵的故障診斷常見故障抽速下降極限壓力升高噪音異常過熱漏油原因分析密封失效油質(zhì)變質(zhì)機械磨損過濾器堵塞電機問題排除方法更換密封件清洗油路系統(tǒng)更換磨損部件清潔過濾裝置檢修電機真空泵的節(jié)能技術(shù)變頻控制根據(jù)需求調(diào)整轉(zhuǎn)速熱回收利用泵體散熱轉(zhuǎn)換為熱水智能管理系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)定時休眠閑置期間自動停機真空泵的發(fā)展趨勢高效節(jié)能降低能耗，提高性能智能化自診斷，遠程監(jiān)控，預(yù)測維護小型化微型真空泵，集成化設(shè)計綠色環(huán)保無油化，低噪聲，減少污染真空泵的創(chuàng)新技術(shù)突破極限挑戰(zhàn)超高真空新領(lǐng)域新原理探索量子效應(yīng)、冷原子捕獲新工藝開發(fā)3D打印制造、智能控制新材料應(yīng)用石墨烯、納米復(fù)合材料真空泵行業(yè)市場分析真空泵相關(guān)標準和法規(guī)國際標準ISO21360：真空泵性能測試ISO3529：真空技術(shù)術(shù)語IEC60034：旋轉(zhuǎn)電機標準國家標準GB/T30431：真空泵測試方法GB/T3165：真空技術(shù)通用規(guī)則GB/T6075：真空元件標準行業(yè)規(guī)范JB/T7255：機械真空泵技術(shù)條件SEMIE10：半導體設(shè)備可靠性規(guī)范AVS：美國真空學會標準真空泵的環(huán)境影響15%能源消耗占比工業(yè)設(shè)備總能耗中的比例75dB平均噪聲水平需降低影響工作環(huán)境90%廢棄物回收率現(xiàn)代循環(huán)經(jīng)濟目標真空泵的安全操作操作規(guī)程嚴格按照說明書操作，培訓合格安全防護佩戴護具，警示標識，防護罩危險識別高溫、噪聲、電氣、機械風險應(yīng)急處置緊急停機、事故報告、救援措施真空泵的回收與再利