NASA液環(huán)真空泵原理及基礎(chǔ)知識

2025/7/82025/7/8目錄1.液環(huán)泵的原理及構(gòu)造2.液環(huán)泵的結(jié)構(gòu)形式3.影響液環(huán)泵性能的幾個主要因素4.密封水系統(tǒng)和工作液的選擇5.NASH產(chǎn)品線6.復(fù)合真空系統(tǒng)及提他形式真空系統(tǒng)7.應(yīng)用領(lǐng)域2025/7/8錐體設(shè)計平原盤設(shè)計液環(huán)泵結(jié)構(gòu)及原理2025/7/8結(jié)構(gòu)部件-錐體機構(gòu)軸承室端蓋氣體分配器-錐體旁通管泵殼葉輪進氣口排氣口2025/7/8結(jié)構(gòu)部件-圓盤結(jié)構(gòu)端蓋軸承室圓盤葉輪圓盤進氣口端蓋工作液補充水進氣口2025/7/8工作原理2025/7/8幾個定律1.理想氣體定律或克拉佩龍方程

pV=mRT/M=nRT2.波義耳-馬略特定律在等溫過程中，一定質(zhì)量的氣體的壓強跟其體積成反比。即在溫度不變時任一狀態(tài)下壓強與體積的乘積是一常數(shù)。即p1V1=p2V23.蓋·呂薩克定律：當n，p一定時V，T成正比，即V∝T;一定質(zhì)量的氣體，在壓強不變的條件下，溫度每升高（或降低）1℃，它的體積的增加（或減少）量等于0℃時體積的1/273

4.查理定律一定質(zhì)量的氣體，當其體積一定時，它的壓強與熱力學溫度成正比。即P1/P2＝T1/T2或pt＝P′0（1＋t/273）5.阿伏伽德羅定律

當T，p一定時V，n成正比，即V∝n

2025/7/8幾個定律幾個參數(shù)為：

p為理想氣體的壓力，單位通常為atm或kPa；

V為理想氣體的體積，單位為L或稱dm3；

n為理想氣體中氣體物質(zhì)的量，單位為mol；

R為理想氣體常數(shù)或稱摩爾氣體常數(shù)、普適氣體恒量，更多值參見理想氣體常數(shù)；

T為理想氣體的溫度，單位為K

^在所有氣體當中，構(gòu)成粒子中最小的，氫氣僅次之。

^氦還是唯一不能在標準大氣壓下固化的物質(zhì)。

^約合739mm

^atm為標準大氣壓，1atm=101.3kPa2025/7/8換算1帕（Pa）=1N/㎡1兆帕（MPa）=145磅/平方英寸（psi）=10.2千克/平方厘米（kg/c㎡）=10巴（bar）=9.8大氣壓（atm）1磅/英寸2（psi）=0.006895兆帕（MPa）=0.0703千克/平方厘米（kg/c㎡）=0.0689巴（bar）=0.068大氣壓（atm）1巴（bar）=0.1兆帕（MPa）=14.503磅/平方英寸（psi）=1.0197千克/平方厘米（kg/c㎡）=0.987大氣壓（atm）1大氣壓（atm）=0.101325兆帕（MPa）=14.696磅/平方英寸（psi）=1.0333千克/平方厘米（kg/c㎡）1.0133巴（bar）1毫米汞柱（mmHg）=133.33帕（Pa）1英寸汞柱（mmHg）=3386帕（Pa）1米水柱（mH2O）=9.8KPa2025/7/8表壓與絕對壓力表壓Gaugepressure:流體的絕對靜壓與測量地點的大氣壓力值的差值絕壓：絕對壓力(Absolutepressure)是相對零壓力而言的壓力。絕壓0KPa101.3KPa0KPa-101.3KPa表壓2025/7/8真空和壓縮真空壓縮2025/7/8葉輪作為唯一轉(zhuǎn)動部件無金屬接觸和摩擦；液環(huán)冷卻氣體和介質(zhì)；接近等溫壓縮低轉(zhuǎn)速，低振動允許夾帶固體顆粒及液體；構(gòu)造簡單；無需內(nèi)部潤滑；長壽命，高可靠性易維護適合各種復(fù)雜惡劣工況液體冷凝提高抽吸性能液環(huán)泵技術(shù)優(yōu)勢2025/7/8液環(huán)泵劣勢依靠液環(huán)壓縮排氣可能導致環(huán)境問題高真空或高氣量應(yīng)用時，高的投資費用材料的不正確選擇可能導致腐蝕2025/7/8錐體設(shè)計平原盤設(shè)計液環(huán)泵結(jié)構(gòu)形式2025/7/8錐體與平原盤設(shè)計差異PortingPlateInletPortConeRotorChamber2025/7/8密封水補充位置差異2025/7/8單級平原盤設(shè)計液環(huán)泵2BE12BE32BK2025/7/8單級平原盤設(shè)計液環(huán)泵2BV2025/7/8單級平原盤SX2025/7/8雙級平原盤設(shè)計真空泵SIHI2BG2SK2025/7/8單級錐體設(shè)計液環(huán)真空泵XL系列GL系列CL系列9042025/7/8雙級錐體設(shè)計真空泵AT系列2025/7/8雙級錐體設(shè)計真空泵NashTC/TCM系列2025/7/8液環(huán)泵的剖面圖錐體l圓盤2025/7/8影響液環(huán)泵性能的幾個因素2025/7/8同等條件下，影響液環(huán)泵性能的因素葉輪直徑工作液多少；轉(zhuǎn)速；進排氣口結(jié)構(gòu)及位置；若，上述條件相同，即同一臺液環(huán)泵工作時：2025/7/81.工作液的性質(zhì)和飽和分壓2025/7/82.液體夾帶錐體設(shè)計可以允許更高的水液夾帶能力2025/7/83.蒸汽冷凝效果2025/7/83.氣體介質(zhì)在工作液中溶解度或氣體性質(zhì)CO2VCMH2S….2025/7/84.吸氣壓力和排氣壓力1.不同真空度下，液環(huán)泵的性能是不一樣的；2.不同排氣壓力下，液環(huán)泵性能也是不一樣的；2025/7/85.葉輪與氣體分配器間隙對氣量的影響2025/7/8密封水系統(tǒng)及密封液的選擇2025/7/8密封水系統(tǒng)一次循環(huán)半循環(huán)全循環(huán)ProcessInletSealLiquidSupplyDrain排水SealLiquidCoolerDischargeSeparatorProcessOutletSealLiquidSupply密封液供應(yīng)有三種形式的密封水系統(tǒng)形式:2025/7/8密封液的選擇 密封液的選擇基于處理介質(zhì)性質(zhì)和工藝要求水化學溶液（乙二醇容易）碳氫化合物（油氣回收）油類（變壓器氣油）酸類（硫酸，硝酸，醋酸）等等密封液選擇應(yīng)考慮：揮發(fā)性，污染性，粘度，密度，比熱，結(jié)晶等等2025/7/8NASH產(chǎn)品線2025/7/8NASHProductLineOverview液環(huán)真空泵液環(huán)壓縮機液環(huán)真空或壓縮機系統(tǒng)標準液環(huán)真空泵成套設(shè)備蒸汽噴射器冷凝器復(fù)合真空系統(tǒng).2025/7/82025/7/8NASH單級液環(huán)真空泵2025/7/8單級液環(huán)泵家族2025/7/8雙極液環(huán)泵家族2025/7/8NASH液環(huán)壓縮機2025/7/8產(chǎn)品分布圖2025/7/8SteamEjectorsandAirEjectors

蒸汽噴射器及空氣噴射器2025/7/8SJAEOperation（噴射器工作原理）

–clickhereforexample

（點擊）氣體吸入口（來自冷凝器或真空裝置）高壓動力蒸汽排氣口動量傳輸裝置2025/7/8SJAEconfiguration（噴射器內(nèi)部結(jié)構(gòu)）DiffuserDischargeThroatDischargeConeInletConeSteamNozzleSuctionChamberMotiveSteamInletVaporInletSonicVelocityProcessGasSteamFlowVelocityProfilePressureProfileDischargePressure動力蒸汽入口吸氣介質(zhì)入口吸氣腔蒸汽噴嘴擴壓器排氣口喉管蒸汽流被抽介質(zhì)音速速度分布壓力分布排氣壓力2025/7/8EjectorOperatingProfile（噴射器工作描述）Highpressure,lowvelocitymotivesteamentersthesteamchestandexitthroughthesteamnozzleatlowpressureandhighvelocity(supersonic)(3000to4000feet/second)高壓、低速動力蒸汽進入吸氣腔，通過噴嘴后變成低壓高速度（超音速）（3000到4000英寸/秒）Thehighmomentumflowentrainsprocessvaporintothesuctionchamber.Duringtheentrainmentandmixing,motivefluidvelocityisreducedandprocessfluidisaccelerated.(200fps)高動量流體攜帶工藝介質(zhì)（被抽氣體）進入吸氣腔。在攜帶與攪拌的過程中，動力蒸汽速度減小，工藝介質(zhì)速度增加（200英寸/秒）Theresultantmixturereachesasonicvelocityatsomepointinthediffuserthroatandastationarysonic-speedshockwaveisformedproducingasharpriseinabsolutepressureatthiszoneinthediffuserthroat.在擴散室喉管處混合流體達到音速，形成靜態(tài)音速沖擊波，使得該區(qū)域絕對壓力突然上升。Inthedischargecone,residualvelocityenergyisconvertedtoadditionalpressureenergy.在排氣口，余下的速度能轉(zhuǎn)換成壓力能。2025/7/8Thefactorsofaffectejectperformance影響噴射器性能的因素※Suctionfluid–進口流體

【molecularweight-分子量

【temperature-溫度

【pressure-壓力

※Motivefluid–動力流體

【pressure–壓力

【status狀態(tài)

【temperature-溫度2025/7/8※Downstreamcondenser–下游冷凝器【Ejectcan’tcreatethedischargepressure噴射器不產(chǎn)生出口壓力【Ejectneedtoovercomedischargepressure噴射器要克服出口壓力

※Wearandtear–磨損Thefactorsofaffectejectperformance影響噴射器性能的因素2025/7/8Thenumbersofejectstage噴射器的級數(shù)選擇2025/7/8蒸汽噴射器適合各種介質(zhì)通常級與級間增設(shè)冷凝器管殼式接觸式有2-5級能力到100,000ACFM真空可達0.025Torr有各種材質(zhì)可以防腐投資成本低特點…2025/7/8蒸汽噴射器缺點水消耗高廢水量大多級系統(tǒng)，復(fù)雜不容易實現(xiàn)自動化流程不容易改變窄的操作壓力高運行費用可靠性低（和機械抽真空比，主要和設(shè)計，制造，實驗都有關(guān)系）2025/7/8復(fù)合真空系統(tǒng)2025/7/8復(fù)合真空系統(tǒng)復(fù)合系統(tǒng)不取決于一種形式的泵，主要依據(jù)客戶參數(shù)，工藝等因素決定：形式是多種的，如下：羅茨-水環(huán)羅茨-旋片羅茨-干泵（爪式）蒸汽噴射器-水環(huán)羅茨-噴射器-液環(huán)2-5級不等可以以最低的運行成本滿足工藝需要2025/7/8OperatingCostComparisonsSteamJetLRPRotaryVaneBlower/LRPHybridSteamJet/LRPHybrid2025/7/8NASHEjectorHybridVacuumSystem2025/7/8NASHBlowerHybridVacuumSystem2025/7/8復(fù)合真空系統(tǒng)概述2025/7/8復(fù)合真空系統(tǒng)1.真空區(qū)域的劃分和應(yīng)用2.真空系統(tǒng)設(shè)計常用內(nèi)容3.各種真空泵及真空系統(tǒng)簡介2025/7/8真空技術(shù)知識

–真空區(qū)域劃分和應(yīng)用真空區(qū)域的劃分

真空是指氣體壓力低于一個標準大氣壓（101325Pa）的氣體狀態(tài)。

根據(jù)我國所制訂的國標GB3163的規(guī)定，真空區(qū)域大致劃分如下：

低真空區(qū)域105－102

Pa（760－1托）中真空區(qū)域102－10-1

Pa（1－10-3托）高真空區(qū)域10-1－10-5

Pa（10-3－10-7托）超高真空區(qū)域10-5－10-9Pa（10-7－10-10托〉極高真空區(qū)域〈10-9Pa（〈10-10托〉2025/7/8真空技術(shù)知識

–真空區(qū)域劃分和應(yīng)用各真空區(qū)域的應(yīng)用

不同的真空區(qū)域，歸根結(jié)底就是不同的分子密度。標準大氣壓下每立方米體積中含有氣體分子數(shù)為2.5×1025個,

隨著氣態(tài)空間中氣體分子密度的減小，氣體的物理性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化，基于氣體性質(zhì)的這種變化，在不同的真空狀態(tài)下應(yīng)用各種不同的工藝方法，達到各種不同的生產(chǎn)目的，就是真空應(yīng)用技術(shù)中所研究的主題。下表是不同真空狀態(tài)下，根據(jù)氣體性質(zhì)的不同所引發(fā)出來的各種真空工藝技術(shù)的應(yīng)用概況。

真空狀態(tài)氣體性質(zhì)應(yīng)用原理應(yīng)用概況低真空105~102（Pa）760~1（Torr）氣體狀態(tài)與常壓相比較，只有分子數(shù)目由多變少的變化，而無氣體分子空間特性的變化，分子相互間碰撞頻繁。利用真空與大氣的壓力差產(chǎn)生的力及壓差力均勻的原理實現(xiàn)真空的力學應(yīng)用1、真空吸引和輸送固體、液體、膠體和微粒；2、真空吸盤起重、真空醫(yī)療器材；3、真空成型，復(fù)制浮雕；4、真空過濾；5、真空浸漬。2025/7/8真空技術(shù)知識

–真空區(qū)域劃分和應(yīng)用不同真空狀態(tài)下各種真空工藝技術(shù)的應(yīng)用概況真空狀態(tài)氣體性質(zhì)應(yīng)用原理應(yīng)用概況中低真空102~10-1Pa氣體分子間，分子與器壁間的相互碰撞不相上下，氣體分子密度較小。利用氣體分子密度降低可實現(xiàn)無氧化加熱，利用氣壓降低時氣體的熱傳導及對流逐漸消失的原理實現(xiàn)真空隔熱和絕緣。利用壓力降低液體沸點也降低的原理實現(xiàn)真空冷凍真空干燥1、黑色金屬的真空熔煉、脫氣、澆注和熱處理。2、真空熱扎、真空表面滲鉻；3、真空絕緣和真空隔熱；4、真空蒸餾藥物、油類及高分子化合物；5、真空冷凍、真空干燥；6、真空包裝、真空充氣包裝；7、高速空氣動力學實驗中的低壓風洞。2025/7/8真空技術(shù)知識

–真空區(qū)域劃分和應(yīng)用不同真空狀態(tài)下各種真空工藝技術(shù)的應(yīng)用概況真空狀態(tài)氣體性質(zhì)應(yīng)用原理應(yīng)用概況高真空10-1~10-5

Pa10-3~10-7Torr

分子間相互碰撞極少，分子與器壁間碰撞頻繁。氣體分子密度小利用氣體分子密度小任何物質(zhì)與殘余氣體分子的化學作用微弱的特點進行真空冶金、真空鍍膜及真空器件生產(chǎn)。

1、稀有金屬、超純金屬和合金、半導體材料的真空熔煉和精制；常用結(jié)構(gòu)材料的真空還原冶金；2、純金屬的真空蒸餾精煉；放射性同位素蒸發(fā)；3、難熔金屬的真空燒結(jié)；4、半導體材料的真空提純和晶體制備；5、高溫金相顯微鏡及高溫材料實驗設(shè)備的制造；6、真空鍍膜、離子注入、膜—刻蝕等表面改性；7、電真空工業(yè)的光電管、離子管、電子源管、電子束管、電子衍射儀、電子顯微鏡、X光顯微鏡、各種粒子加速器、能譜儀、核輻射譜儀、中子管、氣體激光器的制造；8、電子束除氣、電子束焊接、區(qū)域熔煉、電子束加工。

2025/7/8真空技術(shù)知識

–真空區(qū)域劃分和應(yīng)用不同真空狀態(tài)下各種真空工藝技術(shù)的應(yīng)用概況真空狀態(tài)氣體性質(zhì)應(yīng)用原理應(yīng)用概況超高真空＜10-5

Pa＜10-7

Torr

氣體分子密度極低與器壁碰撞的次數(shù)極少，致使表面形成單分子層的時間增長。氣態(tài)空間中只有固體本身的原子，幾乎沒有其他原子或分子的存在。

利用氣體分子密度極低與表現(xiàn)碰撞極少，表面形成單一分子層時間很長的原理，實現(xiàn)表現(xiàn)物理與表現(xiàn)化學的研究。1、可控熱核聚變的研究；2、時間基準氫分子鏡的制作；3、表面物理表面化學的研究；4、宇宙空間環(huán)境的模擬；5、大型同步質(zhì)子加速器的運轉(zhuǎn)；6、電磁懸浮式高精度陀螺儀的制作。

2025/7/8真空泵的分類

按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分為兩種類型，即氣體傳輸泵和氣體捕集泵。隨著真空應(yīng)用技術(shù)在生產(chǎn)和科學研究領(lǐng)域中對其應(yīng)用壓力范圍的要求越來越寬，大多需要由幾種真空泵組成真空抽氣系統(tǒng)共同抽氣后才能滿足生產(chǎn)和科學研究過程的要求，因此選用不同類型真空泵組成的真空抽氣機組進行抽氣的情況較多。為了方便起見，將這些泵按其工作原理或其結(jié)構(gòu)特點進行一些具體的詳細的分類是必要的?，F(xiàn)分述如下：

真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8

真空泵氣體輸送泵變?nèi)荼眯D(zhuǎn)泵動量傳輸泵汞擴散泵往復(fù)泵無油泵(干泵)液環(huán)泵：水環(huán)、油環(huán)油封泵：旋片、滑閥、定片、余擺線牽引分子泵渦輪分子泵復(fù)合分子泵氣體噴射泵噴射泵水噴射泵蒸汽噴射泵油擴散泵擴散泵油增壓泵分子泵氣體捕集泵鈦升華泵吸附泵分子篩吸附泵濺射離子泵低溫泵冷凝泵小型制冷機低溫泵羅茨真空泵2025/7/8各種真空泵

液環(huán)泵噴射泵（大氣噴射泵，蒸氣噴射泵）旋片泵/雙級旋片泵羅茨泵螺桿泵爪式泵往復(fù)泵旋渦泵真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8真空系統(tǒng)：1.中低真空系統(tǒng)真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8液環(huán)泵真空系統(tǒng)真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8羅茨－液環(huán)泵真空系統(tǒng)真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8大氣噴射器－液環(huán)泵真空系統(tǒng)真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8羅茨泵－噴射器－液環(huán)泵真空系統(tǒng)真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8蒸氣噴射器－液環(huán)泵真空系統(tǒng)真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/82.中高真空系統(tǒng)真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)羅茨泵－螺桿泵真空系統(tǒng)2025/7/8真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)羅茨泵－雙級旋片泵真空系統(tǒng)2025/7/8油增壓泵－羅茨泵－旋片泵真空系統(tǒng)真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8羅茨泵－旋片泵真空系統(tǒng)真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/83.高真空系統(tǒng)真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)2025/7/8真空技術(shù)知識-各種真空泵及各種真空系統(tǒng)76km高空環(huán)境模擬試驗臺，能模擬76km高度、用于小型姿態(tài)調(diào)整火箭的高空環(huán)境模擬試驗。該設(shè)備是為火箭模擬在外層空間76km高度真空環(huán)境下發(fā)動機點火、再啟動、全尺寸燃燒試驗用的專用設(shè)備。環(huán)模設(shè)備要滿足發(fā)動機點火的真空環(huán)境，需要及時排除發(fā)動機噴出的完全燃燒和不完全燃燒的可凝、非可凝的有毒、腐蝕性氣體，如H2O、CO、CO2，N2和N2O4等，確保推力測試數(shù)據(jù)精度?；鸺l(fā)動機點火時具有高溫（3000K）、高速（馬赫數(shù)為5）和大排氣量的特點，采用深冷和真空泵相結(jié)合的綜合抽氣手段是行之有效的方法。76km高空臺集真空、低溫、壓力容器為一體，具有大直徑、超長度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊點多、裝配總焊后不宜返修、特別是熱沉部分總裝后幾乎無返修機會等一系列特點。因此嚴謹?shù)脑O(shè)計、科學的工藝規(guī)范、高質(zhì)量的制造三者缺一不可。設(shè)備包括真空系統(tǒng)、艙體、熱沉、液氮外流程、電控和水電公共保障設(shè)施等部分。艙體中心高距地面5.2m，高8m，長10m，輔艙直徑2.2m，長10m。設(shè)備總?cè)莘e135m3,總長22m，重160噸。真空系統(tǒng)采用高、中、低真空三種系統(tǒng)配置，以滿足極限壓力、抽除工作氣體和試車后化霜三個階段的要求：艙體分為試驗艙、主艙、輔艙；熱沉分冷板，冷阱部分：液氮外流程向熱沉提供循環(huán)液氮；電控部分實現(xiàn)對真空系統(tǒng)、液氮外流程的控制和對試驗數(shù)據(jù)的采集、分析。該設(shè)備是目前國內(nèi)同類設(shè)備中最大的。2025/7/8應(yīng)用領(lǐng)域2025/7/8LiquidRingPumpDivision●

Industries&Applications原油減壓蒸餾氣體輸送壓縮蒸汽回收氣體增壓氯氣壓縮氫氣，乙炔壓縮真空過濾溶劑回收VCM回收化學工業(yè)化工應(yīng)用的工程化機組2025/7/8LiquidRingPumpDivision●

Industries&Applications冷凝器抽空地熱氣排氣真空預(yù)抽飛灰輸送煙氣脫硫氣輪機排氣真空脫氣

電力行業(yè)NASHAT凝汽器真空機組

2025/7/8LiquidRingPumpDivision●

Industries&Appli