Hướng dẫn chọn bơm hút chân không hút độ ẩm cao, hút nước và hơi nước

Nhiều người trong chúng ta đã quen thuộc với việc định cỡ máy bơm chân không dựa trên thông lượng, yêu cầu áp suất quy trình, kích thước buồng, thời gian bơm xuống, độ dẫn và độ rò rỉ. Trong rất nhiều trường hợp, độ ẩm trở thành điều đáng suy nghĩ và xảy ra những điều không mong muốn. Chúng ta học cách sống chung với một số thứ bất ngờ này, chẳng hạn như dầu nhũ tương(bị pha trộn nước). Trong những trường hợp khác, những điều không mong muốn khiến máy bơm không thể thực hiện công việc mà nó đã định.

Tôi chưa bao giờ thích các bài báo do các nhà sản xuất viết, trong đó bất cứ điều gì thiếu nội dung đều đượcbịa thêm bằng 1 cái quảng cáo nào đó của thương hiệu. Mặt khác, tôi luôn thích các bài báo “làm thế nào để” dạy một bộ kỹ năng mới, vì vậy… chúng ta bắt đầu thôi nào.

Áp suất hơi

Để hiểu độ ẩm ảnh hưởng đến một quá trình như thế nào, chúng ta hãy bắt đầu với khái niệm áp suất hơi. Như tên của nó, đó là việc áp dụng hơi nước trên bề mặt của chất lỏng ở một nhiệt độ cụ thể. Nhiệt độ càng cao, năng lượng của các phân tử trong chất lỏng càng nhiều, vì vậy chúng càng háo hức được thoát ra khỏi vùng chán của chất lỏng.

Chúng ta đã khá quen thuộc với nước, vì vậy các ví dụ tham khảo về nó thường khá hữu ích. Nước ở 86 ° F (30 ° C) có áp suất hơi là 30Torr(1 Torr= 133.32 pascals). Áp suất của bầu khí quyển là 760Torr, vì vậy nếu chúng ta có 760Torr tác dụng lên bề mặt nước ở 86 ° F (30 ° C), các phân tử nước sẽ không có đủ năng lượng để thoát ra ngoài vì 760Torr hoàn toàn lớn hơn nỗ lực 30Torr vô ích của nó. Nếu chúng ta thêm nhiệt vào nước để tiếp thêm sinh lực cho các phân tử và tăng nhiệt độ lên 212 ° F (100 °C), khi đó áp suất hơi sẽ là 760Torr. Khi đó áp suất sẽ ngang bằng với áp suất giữ chúng tại chỗ và tại thời điểm đó, nước bắt đầu sôi. Một khi chúng ta bắt đầu tạo ra chân không xung quanh nước, nội năng cần thiết để các phân tử thoát ra sẽ thấp hơn; nếu chúng ta kéo chân không 30Torr trên 86 ° F (30 ° C), nước sẽ sôi.

Giả sử tôi có một buồng 1m ^ 3 chứa 10 lít nước ở 86 ° F (30 ° C). Để làm cho phép toán dễ dàng, hãy giả sử rằng quá trình diễn ra ở nhiệt độ 86 ° F (30 ° C) để sự bay hơi không làm mát 10 lít nước của tôi, điều này sẽ làm giảm áp suất hơi. Nếu tôi bơm xuống khoang chứa 10Torr mà không có nước trong đó bằng máy bơm công suất 100m ^ 3 / giờ, thì sẽ mất khoảng 2,5 phút nếu chúng ta sử dụng giá trị gần đúng:

S = V/t * ln (Pi/Pf)

S là tốc độ bơm của máy bơm, V là thể tích của buồng, t là thời gian, Pi là áp suất ban đầu và Pf là áp suất cuối cùng. Bây giờ điều gì xảy ra khi chúng ta cho 10 lít nước vào bể? Avogadro nói rằng 1 mol khí lý tưởng bất kỳ chiếm 22,4 lít ở điều kiện bình thường và nước cũng không ngoại lệ. 1 mol nước có trọng lượng 18 gam nên 10 lít (10.000 gam) tương đương với 555mol. Ở điều kiện bình thường, nó sẽ chiếm 12.400Lts (12,4m ^ 3). Vấn đề là nước ở 1 bầu khí quyển và 32 ° F (0 ° C) không phải là hơi, vì vậy chúng ta cần hiệu chỉnh áp suất và nhiệt độ. Điều đó có nghĩa là:

12,4m^3 * (760Torr/30Torr) * (303K/273K) = 348m^3

10 lít nước đó sẽ tạo ra khoảng 348m ^ 3 hơi nước ở 30Torr và 86 ° F (30 ° C). Máy bơm 100m ^3  / giờ của chúng tôi sẽ phải bơm như vậy nên sẽ lâu hơn một chút — khoảng 3,48 giờ nữa. Trước đây mất 2,5 phút, bây giờ sẽ mất khoảng 2 phút để đạt 30Torr, sau đó nước sẽ sôi ở áp suất và nhiệt độ đó trong 3,48 giờ, và sau đó áp suất sẽ tăng từ 30 Torr đến 10 trong khoảng 40 giây. Đây là một ước tính rất thô vì không khí sẽ bắt đầu mang nước đi trước khi nó sôi, và các quá trình bù nhiệt độ không phổ biến như người ta nghĩ. Nếu mục tiêu đạt được 10Torr trong mười phút, chúng ta có thể đã giảm kích thước máy bơm đi một chút.

Một số bạn có thể nghĩ, “Nhưng nếu máy bơm của tôi không đạt áp suất hơi của nước, thì tôi sẽ không sôi gì cả, và tôi không có gì phải lo lắng.” Mặc dù về mặt kỹ thuật, bạn đã chính xác về việc bạn không đun sôi nước, nhưng bạn có thể có một số điều phải lo lắng.

Bơm chân không vòng chất lỏng thích hợp cho các ứng dụng ẩm ướt, bẩn và nhiệt độ cao.

Để hiểu rõ hơn điều gì đang xảy ra ở đây, chúng tôi gọi khái niệm bão hòa. Không khí có thể mang theo một lượng nước tốt. Tỷ lệ nước / không khí càng lớn thì không khí càng nóng và áp suất càng thấp. Đây là lý do tại sao khi đổ một cốc nước ra bên ngoài, chúng ta không phải đợi đến khi nhiệt độ môi trường lên đến 100C và đun nước cho vũng nước cạn. Điều này may mắn là không xảy ra vì nó sẽ làm cho một ngày rất khó chịu ở công viên. Điều thực sự xảy ra là không khí xung quanh vũng nước quyết định ngâm mình trong nước và hoạt động như một miếng bọt biển. Nếu “miếng bọt biển” khá khô, nó có thể chứa nhiều nước hơn nếu nó đã bị ngâm một phần hoặc bão hòa.

Lượng nước mà không khí có thể mang theo có thể được ước tính theo công thức sau:

Khối lượng nước = Khối lượng dòng chảy của không khí * (MW (nước) / MW (không khí)) * (Pv (nước) / (P-Pv (nước)))

Lưu lượng khối lượng của nước và không khí được tính bằng bất kỳ đơn vị nào, MW tính bằng gr / mol và Pv là áp suất hơi của nước cũng có thể ở bất kỳ đơn vị nào. Tỷ lệ nước và không khí sẽ là adimensional. Điều này có nghĩa là nếu tôi có một quy trình trong đó tôi đang bơm 1kg / giờ không khí bão hòa ở 86 ° F (30 ° C) và 50Torr, thì 1 kg / giờ không khí đó đang mang theo một kg / giờ nước khác. Chúng tôi không đun sôi nước vì áp suất hơi của nó ở 86 ° F (30 ° C) là 30Torr. Điều này tương đương với khoảng 35 m ^ 3 / giờ.

Cho đến nay, điều này dường như không phải là một vấn đề: chúng tôi có một máy bơm 35m ^ 3 / giờ bơm không khí bão hòa 86 ° F (30 ° C) ở 40Torr. Điều gì có thể xảy ra chứ?

Không khí bão hòa sẽ đi vào máy bơm và phải được nén đến áp suất khí quyển để thoát ra ngoài. Nhiệt độ khí thải hợp lý từ máy bơm cánh kín bằng dầu sẽ vào khoảng 158 ° F (70 ° C). Ở 760Torr và 158 ° F (70 ° C), cùng một khối lượng 1kg / giờ không khí đi vào chỉ có thể mang theo 0,3kg / giờ hơi nước. Điều này có nghĩa là máy bơm có thể bơm hơi nước vào nhưng không bơm ra ngoài, vì vậy cuối cùng nó vẫn nằm trong máy bơm gây ra một số sự cố. Nước trong dầu sẽ không bôi trơn tốt lắm, do đó máy bơm sẽ bị mòn bất thường. Nước bên trong máy bơm cũng sẽ bay hơi, chiếm một phần công suất của nó nên nó sẽ không bơm được nhiều và sẽ không đạt được áp suất như trước đây.

Vậy thì, chúng ta có thể làm gì? Có một vài lựa chọn. Câu hỏi đầu tiên cần được trả lời là “Quy trình của tôi có yêu cầu tôi phải đun sôi nước không?” Trong một số trường hợp thì không, nhưng chúng tôi vẫn làm. Một số ứng dụng như khử khí và khử oxy trong nước có xu hướng đưa quá trình vào điểm sôi vô tình gây hại cho chính quá trình. Ý tưởng là loại bỏ oxy khỏi nước, hoặc loại bỏ bọt khỏi dầu gội đầu, không đun sôi sản phẩm.

Lắp đặt máy bơm chân không trục vít quay kín dầu lý tưởng cho một loạt các ứng dụng trong nhựa, thủy tinh, đóng chai, đóng hộp, gỗ, bao bì, in ấn và giấy, bao bì thịt và nhiều ứng dụng khác.

Bốn lựa chọn cần xem xét

Với ý nghĩ đó, hãy xem xét bốn lựa chọn sau.

1: Sử dụng bơm chân không vòng chất lỏng

Đây thường là giải pháp truyền thống, và nó hoạt động. Máy bơm chân không vòng chất lỏng là một máy bơm chân không, một máy bơm nước và một bình ngưng, tất cả trong một. Nó miễn nhiễm với nước ngưng tụ bên trong vì (trong hầu hết các trường hợp) nó đã được bịt kín bằng nước, vì vậy thêm một chút nước sẽ không gây hại gì miễn là máy bơm có thể di chuyển và lượng nước không đủ lớn. rằng nó sẽ làm vòng nóng lên đến một điểm gây ra hiện tượng lõm ở áp suất của quá trình. Cũng cần có đủ lượng khí không ngưng tụ để ngăn chặn hiện tượng xâm thực. Hiệu chỉnh tốc độ bơm đối với tải hơi cũng là một ưu điểm vì nó sẽ ngưng tụ trong vòng làm cho tốc độ bơm thực tế của tổ máy lớn hơn công suất danh định của nó. Có một số nhược điểm mà một số công ty có thể sống chung. Cho rằng đây là một máy bơm chân không cộng với một máy bơm nước và một bình ngưng tụ tất cả trong một, nó tiêu thụ điện năng và nước giống như tổng của cả ba. Áp suất hoạt động của nó bị giới hạn ở áp suất hơi của chất lỏng làm kín ở nhiệt độ khí thải, vì vậy chúng thường không thể thấp hơn 25Torr với 59Nước làm mát ° F (15 ° C) trước khi chúng bắt đầu phát ra âm thanh như ai đó đánh rơi viên bi vào bên trong. Quá trình này có thể làm ô nhiễm nước bịt kín nên việc thu hồi chất bịt kín có thể không phải là một lựa chọn, và khi đó việc tiêu thụ và xử lý nước có thể làm tăng thêm một số chi phí.

2: Chạy máy bơm nóng hơn

Nếu bên trong máy bơm gần 212 ° F (100 ° C), thì cần rất ít không khí để bơm nước ra ngoài ở dạng hơi. Đây là một tùy chọn chúng tôi cung cấp trên dòng trục vít bôi trơn của chúng tôi. Phiên bản “ẩm” có thể bơm 100% hơi nước với điều kiện nó được lập trình để hoạt động với chấn lưu khí mở, chạy nhiệt độ được kiểm soát gần 212 ° F (100 ° C) và thực hiện lọc không khí giữa các chu kỳ. Bằng cách đó dầu luôn sạch. Chạy một máy bơm nóng cũng có thể với các công nghệ khác, như móng khô, trục vít khô và cánh gạt, tùy thuộc vào yêu cầu áp suất của quy trình và ngân sách.

3: Làm loãng

Van dằn khí có tác dụng đáng kể nhưng đôi khi nó không đủ. Trong một số trường hợp, làm sạch bằng không khí sạch khô và bơm quá khổ để đáp ứng áp suất quá trình với lượng khí nạp cao hơn là một lựa chọn. Việc chuyển sang máy bơm cỡ tiếp theo và cho phép không khí rò rỉ vào đầu vào có thể duy trì tất cả nước ở dạng hơi. Chúng tôi có thể giúp tính toán lượng cần thiết và xác định xem tùy chọn này có khả thi hay không.

4: Chạy ở áp suất chính xác

Nếu quy trình cần chạy ở 24 ”Hg, tại sao lại chạy nó ở 25” Hg? Chạy ở chân không sâu hơn không phải lúc nào cũng là điều xấu, nhưng nó thường xuyên như vậy. Càng xuống sâu một cách không cần thiết, tỷ lệ nước / không khí càng cao, do đó bạn dễ bị ngưng tụ nước trong máy bơm. Đây là điều quan trọng nhất khi quá trình này không yêu cầu bạn đun sôi nước ngay từ đầu. Một máy bơm điều khiển VFD với điểm đặt áp suất thường là một giải pháp tuyệt vời vì nó sẽ không cho phép áp suất sâu hơn mức cần thiết, và nó sẽ tiết kiệm năng lượng trong thời gian chờ đợi. Điều này có thể được thực hiện một bước xa hơn với lập trình máy bơm và cảm biến nhiệt độ. Có các phiên bản máy bơm trục vít được bôi trơn của chúng tôi đo áp suất và nhiệt độ tại đầu vào của máy bơm (hoặc bất kỳ điểm nào khác trong quá trình) và thay đổi áp suất điểm đặt dựa trên đường cong áp suất hơi của nước.° F (30 ° C) và áp suất là 30Torr, nó sẽ dốc xuống để không chạm đến điểm sôi và làm khô sản phẩm một cách không cần thiết.

Các tùy chọn như thế này có sẵn như một sản phẩm tiêu chuẩn bán sẵn. Có nhiều cân nhắc cần lưu ý khi chọn máy bơm, chúng tôi hy vọng hướng dẫn này sẽ giúp ích cho bạn. Xin vui lòng liên hệ với chúng tôi nếu có bất kỳ câu hỏi nào.