干式螺桿真空泵制造商介紹了水環(huán)真空泵的一些基本原理以及與干式螺桿真空泵的一些基本比較。在引言中,我們都提到水環(huán)真空泵的極限壓力約為2千帕。什么導(dǎo)致水環(huán)真空泵的極限壓力?
在原文章中,干式螺桿真空泵制造商還提到水環(huán)真空泵的極限壓力受其工作流體的限制,最常見(jiàn)的是——水。它受工作流體限制的原因是它們的飽和蒸汽壓。
我們知道液體會(huì)蒸發(fā),也就是說(shuō),液體表面的分子會(huì)不斷地從液體中逸出,進(jìn)入液體的外層空間。溫度越高,壓力越低,蒸發(fā)越強(qiáng)烈。液體的蒸汽壓是液體表面蒸發(fā)氣體產(chǎn)生的壓力。在封閉條件和特定溫度下,當(dāng)液體的蒸發(fā)和冷凝處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí),液體所處的蒸汽壓是其飽和蒸汽壓。同時(shí),液體蒸發(fā)的逆過(guò)程是冷凝。
當(dāng)液體的表面壓力小于飽和蒸汽壓時(shí),液體處于不飽和狀態(tài),蒸發(fā)量大于冷凝量,液體不斷蒸發(fā);當(dāng)液體的表面壓力大于飽和蒸汽壓時(shí),液體蒸汽處于過(guò)飽和狀態(tài)并被壓縮,此時(shí)發(fā)生大量冷凝,這比蒸發(fā)量大得多。
通過(guò)水的三相圖,我們可以看到它在不同壓力和溫度下的狀態(tài)變化。
在這種物理特性下,由于低壓低于液體的飽和蒸汽壓,真空中的液體壓力將產(chǎn)生大量蒸發(fā),從而成為真空中的氣體源。然而,水環(huán)真空泵在工作過(guò)程中需要水作為工作介質(zhì)。水的飽和蒸汽壓在20℃時(shí)約為2338帕,在30℃時(shí)約為4245帕。也就是說(shuō),當(dāng)水環(huán)真空泵處于20℃時(shí),一旦其工作壓力被泵送到接近2338帕,工作液體將開(kāi)始大量蒸發(fā),形成氣源。然而,水環(huán)真空泵沒(méi)有工作流體就無(wú)法工作,在蒸發(fā)過(guò)程中不斷添加新的工作流體,從而形成平衡,防止工作壓力進(jìn)一步增加。這也是為什么水環(huán)真空泵的泵送效率在工作流體溫度升高后會(huì)大大降低:溫度越高,飽和蒸汽壓越高,工作極限壓力越高(真空度越低)。