3.2. VẬN CHUYỂN VÀ NÉN KHÍ
3.2.6. Bơm chân không (máy hút chân không)
Về nguyên tắc máy hút chân không làm việc không khác gì máy nén khí, chỉ khác d phạm vi áp
suất làm việc và độ nén. Các bơm chân không hút khí ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển và đẩy khí ra ồ áp suất lớn hơn áp suất khí quyển một ít. Bơm chân không thường tạo ra được độ chân không băng 90% (ứng với áp suất tuyệt đối bằng 0,1 at) và nén khí tới 1 1 at, thì độ nén tính được:
Do độ nén lớn nên tác dụng của khoảng hại (vỗi bơm pittông) cũng lớn dẫn đến làm giảm hiệu suất thể tích X0 cũng như năng suất của bơm chân khong. Vi dụ, khi hệ sô khoang hại từ 3 đên 5% thì hiêu suất thể tích giảm xuống còn 0,4 đên 0,6. Vì thê đốỉ vói bơm chân không, để tăng hiệu suất thể tích, dieu quan trọng nhât là băng moi cách giảm khoảng hại xuống. Dùng phương pháp cân bằng áp suất nhờ các rãnh nhỏ ỏ đầu xilanh có thể tăng hiệu suất thể tích lên tới 0,8 đến 0,9.
Năng suât cua bơm chân không thay đổi, giảm dần cùng với sư giảm cua ap suat hut (tăng độ chân không). Vì thê khi chon bơm phải căn cứ đồng thời ca vào năng suất độ chán không tôi đa mà bơm tạo ra được.
;
Hình 3.50. Quạt hướng trục ZAGI:
1 * vỏ; 2 - cánh guồng; 3 - ống hút (vào); 4 - ống đẩy (ra)
3.2.6.1. Bơm chân không kiểu pittỏng
Cấu tạo của bơm chân không kiểu pittông gần giống như máy nén pittông. Giới hạn áp suất phụ thuộc chủ yếu vào độ khít giữa pittông và xilanh và hệ số khoảng hại. Bơm chân không kiểu pittông được dùng trong công nghiệp hoá chất và thực phẩm. Nó có nấng suất tương đôi cao khoang từ 45 đến 3500 nvVh (qui về điều kiện áp suất và nhiệt độ trước khi vào ông hút). Bơm chân không kiểu pittông chia làm hai loại: khô và ướt. về cấu tạo hai loại không có gì khác nhau. Loại ướt hút cả hỗn hợp khí và lỏng, còn loại khô chỉ hút khí. Vì vận tốc chất lỏng trong bơm loại ướt nhỏ hơn vận tốc khí nên kích thước các van hút và đẩy phải lốn hơn loại khô và khoảng hại cũng lốn hơn. Do đó độ chân không do bơm ướt tạo ra bằng khoảng 80 đến 85% và loại khô khoảng 96 đên 99,9%.
Hình 3.51. Sơ đổ lắp bơm chàn không:
1 - bể chứa dung dịch; 2 - thùng chứa 3 - bộ phận tách bọt; 4 - thùng giãn khí;
5 - bơm chân không; 6 - bơm dung dịch
Giống như bơm pittông, bơm chân không kiểu pittông cũng được chia thành loại nằm ngang và loại thẳng đứng, theo vị trí của pittông. Loại năm ngang một cấp tác dụng kép có số vòng quay từ 160 đến 200 vg/ph, tạo nên độ chân không khoảng 700 mmllg. Loại thẳng đứng hiện đại hơn vì có sô vòng quay lớn hơn.
Sơ đồ trên hình 3.51 biểu thị hệ thống có sử dụng bơm chân không. Trong trường hợp cần hút chân không ỏ các thiết bị chứa chất hoá học thể lỏng có tính án mòn thì cần bố trí trước bơm (trên đường Ống hút) bộ phận tách bọt chất lỏng để thu hồi. Ngoài ra để giữ độ chân không ổn định, trước bơm thường đặt các thùng giãn khí.
3.2.6.2. Bơm chân không kiêu rôto
Bơm chân không kiểu rôto cũng được dùng rộng rãi trong công nghiệp hoá chất thực phẩm. Ưu điếm của loại bơm này so vối bơm pittông hoàn toàn giông như máy nén và máy thôi khí loại rôto, so VƠI loại pittong la hut khí đều đặn, cấu tạo gọn gàng, không có van phức tạp, giá thành chê tạo rẻ và chi phí vận hành nhỏ.
Để làm bơm chân không, bình thường người ra có thể dùng tất cả các loai máy nén và máy thôi khi kisu roto, như loại co tam tiượt, loại hai guồng quay. Ngoài ra người ta còn dùng rất phổ biến bơm chân không loại vòng chất lỏng.
Bơm chân không loại tấm trượt có năng suất trong khoảng 200 đên 6000 m'Yh và áp suất đạt đến 0,1 - 0,3 mmHg. Nhờ số vòng quay lốn nên có thể đạt được vận tốc hút 100 1/s (ơ áp suất khí quyển).
Bơm chân không loại hai guồng có số vòng quay lớn từ 1000 đên 2000 vg/pli và tạo được độ chân không cao. Áp suất tuyệt đối đêh 1 -í- 1.10'3 mmHg. Nếu lắp thêm một bơm chân không kiểu phun tia để bổ sung thì bơm hai guồng có thể tạo được áp suất tối 5.10 3 -ỉ- 5.10 4 mmHg. Nêu có hai cấp thì áp suất đạt đến giới hạn nhỏ hơn 10 5 mmHg.
Bơm chân không loại vòng chất lỏng không cần dâu bôi trơn nên rát thuận tiện trong công nghiệp hoá học và được dùng rộng rãi. Bơm loại ươt có thể hút hỗn hựp không khí vói hơi nưóc. Hình 3.52 biểu diễn cấu tạo của bơm gồm vỏ 1 trong đó đặt lêch tâm rôto 2 có cánh hình sao. Trươc khi mơ bơm cần cho nước vào gần đầy thân để khi rôto quay sẽ văng ra thành tạo nên một vòng chất lỏng.
Nhờ rôto đặt lệch tâm, nên khoảng trống còn lại
được các cánh chia thành những khoang có thể tích không đểu. Khí được hút qua cửa 3 vào những khoang có thể tích lốn dần khi rôto quay, roi được nén lại trong những khoang có thể tích giảm dần và được đẩy ra qua cửa 4.
về cấu tạo và nguyên lý làm việc thì bơm vòng chất lỏng đơn giản hơn bơm pittông và bơm tấm trượt, ơ bơm vòng nước, giữa guồng quay và vỏ có sự
quay tương đổi của không khí nên không bị bân tắc. Do đó có thế dùng đế hút các khí có bẩn bụi. Bơm có thể lăp trực tiêp vói động cơ điện vì có số vòng quay từ 600 đên 1450 vg/pli. Giối hạn áp suất do bơm tạo ra phụ thuộc vào nhiệt độ vòng nưốc, băng khoảng 15 đên 110 mmHg, năng suát dao động trong khoảng 0,25 đến 465 nrVph. Nhược điểm của bơm là tiêu tốn năng lượng tương đôi lốn vì phải vận chuyến cả lương nước trong bơm và càng tăng khi độ
Hình 3.52. Bơm chân không loại vòng châ't lỏng:
1 - vỏ; 2 - rôto;
3 - cửa hút; 4 - cửa đây
chân không tăng. Hiệu suất cực đại của bơm bằng 48 -5- 52%.
Hình 3.53. Sơ đố hệ thông bơm chân không loai vòng nước:
1 - vỏ; 2 - cánh guồng; 3 - vòng chất lỏng; 4 - cửa hút; 5 - khoang; 6 - cửa dẩy; 7 - ống đẩy; 8 - ống hút 9 - ống xả; 10 - thùng chứa; 11 - ống tháo cặn;
12 - ống dẫn nước vào; 13 - van diều chỉnh
Hìnli 3.53 biểu diễn sơ đồ hệ thông thiết bị bơm chân không loại vòng nước. Khí được hút vào qua ống 8, nén lại và đẩy ra qua ống 7. Khí có mang theo các giọt nước đi vào thùng 10 rồi được xả ra qua ống 9, còn nước hoặc
quay trơ lại bơm hoặc tháo ra qua ông lĩ. Nưốc bổ sung vào bơm qua ông 12 và van 13.
3.2.6.3. Bơm chân không kiểu phun tia
Bơm chân không kiểu phun tia làm việc nhờ tia hơi hay nước mà không cần một cơ cấu chuyển động nào khác. Nguyên tắc làm việc là nhò lực ma sát bể mặt của tia hơi hay nước chuyển động vái vận tốc lốn kéo theo khong khí hay khí cân hút, truyền cho nó một phần động năng để sau đó phần động năng này biến đổi thành thế năng (áp suất).
Loại bơm này rất gọn và cấu
tạo đơn giản, không cần nền móng, giá đỡ phức tạp. Bơm được chia J. làm ba loại: Bơm tia bằng nước có 'iáp suất giối hạn khoảng 10 mmHg; bơm tia bằng hơi có áp suất giổi hạn khoảng 0,3 mmHg và bơm khuếch tán có áp suất giới hạn khoảng 10'7 4- 10‘8 mmHg.
Cấu tạo loại bơm tia dùng nưóc hay hơi giống như bơm tia để bơm chất lỏng thông thương (xem chương 2). ị
Bơm tia có một số’ nhược điểm như:
- Hiệu suất thấp. Theo quá trình đoạn nhiệt thì TỊ
ằ 5,7%, nhưng trong điều kiện cú thể sử dụng nhiệt của hơi sau bơm để đun nóng thì cũng nâng hiệu suất lên đến 90 *£■ 95%;
-Tiêu thụ lượng hơi lổn, khơi động chậm;
- Khí hút ra bị trộn lẫn vói hơi.
ị
Hình 3.54. Bơm chân không kiểu phun tia 1 - bơm tia bằng hơi;
2 - thiết bị ngưng tụ baromet
Tuy nhiên do một sô' ưu điểm đã nêu, đặc biệt tạo được độ chân không cao, mà bơm tia vần được dùng rộng rãi trong công nghiệp hoá chất.
Để tạo được độ chân không cao người ta thường lắp nối tiếp một vài bơm tia lại thành bơm nhiều cấp. Hình 3.54 biểu diễn sơ đồ bơm tia bằng hơi nhiều cấp. Cấu tạo gồm một số bơm tia 1 lắp nối tiếp nhau, giữa chúng có thiết bị ngưng tụ 2. Sau mỗi cấp hơi ngưng tụ trực tiếp vối nước lạnh, nên đd tốn năng lượng để nén hơi đã làm việc ỏ cấp trước trong cấp sau. Độ nén trong mỗi bậc khoảng 3. Do đó số’bậc phụ thuộc vào độ chân không cần tạo ra.
3.2.6.4. Bơm khuếch tán
Sơ đổ nguyên lý của bơm khuếch tán được biểu thị ở hình 3.54. Dòng hơi ra khỏi bộ phận đun nóng chuyển động dọc theo Ống chính 1, 2. Tại 6 có gắn một ốhg mao dẫn 3, bình cần hút chân không được lắp vào miệng 5. Khí có trong bình và ô’ng 3 khuếch tán vào hơi của chất lỏng làm việc chuyển động trong Ống 1, 2 vò. bị dòng hơi cuôh theo, từ đó các phân tử khí được hút bằng bơm phun tia. Trong khi đó các phân tử hơi của chất lỏng làm việc khuếch tán vào Ống mao dẫn 3 bị ngưng tụ lại trong bộ phận tách 4 nhờ tác nhân làm lạnh nào đó. Như vậy khí ỏ bình và ổng 3 dần dần được hút hết
và trong bình có độ chân không cao (khoang 1(T6 - 10's mrnHg). Chất long làm việc ở đây thường dùng là thuỷ ngân hay một loại dầu đặc biệt có áp suất hơi bão hoằ thấp, nhiệt độ sôi thấp và thành phần không thay đổi khi bị đun nóng lâu trong chân không,