液环泵适合于化学工业吗？

液环泵属于容积泵，如图1所示，叶轮在泵腔内是偏心安装，当叶轮旋转时会迫使工作液沿着泵腔内壁形成一个等厚的旋转液环。

于是在两个相邻叶片、叶轮轮毂和液环内表面之间形成一个“气腔”，随着叶轮旋转，气腔在泵的吸气区的体积逐渐增大，其内部压力下降，从而将气体吸入泵内。

相反，气腔在排气区的体积则逐渐变小，其内部压力上升，从而将气体排出。

液环泵有单级和双级两种，单级液环泵工作压力范围为 （1000～150）mbar，入口压力低于150mbar 时抽速急剧下降，抽气效率较低。

双级液环泵工作压力范围为（1000～30）mbar，在入口压力较低的情况下仍有较大抽速。

液环泵非常适合于化学工业，其内部零件不存在相互接触，无需润滑。液环泵的工作液有两个作用：一是用于密封，二是用于冷却。

常用的工作液是水，亦可以用与工艺介质相适应的其他液体，如低粘度的油、乙二醇以及其他工艺溶剂如甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和乙苯等，这些密封液可以采用如图2所示的全循环系统，以避免对环境的污染。

液环泵有许多优点：

1）操作简便，运动部件少，泵腔内没有润滑油，不存在油的污染问题；

2）密封液的选择范围广；

3）既适合于抽可凝性蒸汽, 又可以抽非可凝性气体；

4）可以抽除气流中的小液滴和微小颗粒；

5）可以选择不同的结构材料，标准产品是全铸铁和全 316 不锈钢，亦可以用合金钢 20 和哈氏合金材料。

液环泵最大的缺点就是功耗比其他机械类的真空泵要大，如滑阀泵消耗在密封、轴承、带动运动部件的功率占总功率的 30%~40％，而液环泵在上述方面消耗的功率占总功率的 60%~75％。

另外，液环泵的极限压力受到密封液蒸汽压的限制，例如液环泵用水作为密封液，其极限压力就是水在工作温度下的蒸汽压，当水温在 20℃时，其极限压力就是 3200Pa。

同时，液环泵在低的入口压力下会产生汽蚀现象，造成汽蚀的原因是：当泵的入口压力低于密封液的蒸汽压时，密封液迅速沸腾，并产生大量气泡，在气泡上升、破裂过程中会产生很大的冲击力，并从表面剥离少量金属，如果这种气蚀持续时间很长，就会对泵造成严重损害，见图3所示。

液环真空泵在汽蚀状态下长时间工作，会造成泵的噪声、振动变大，乃至对泵造成损坏，因而应尽量防止水环真空泵在汽蚀状态下工作，可经过以下措施来防止汽蚀的发生：

1）降低工作液的温度

在液环真空泵工作压力点为固定值的前提下，降低工作液的温度后作业液的饱和蒸气压会随着温度的降低而降低，当工作液的饱和蒸气压低于泵的工作压力一定程度时就可以达到避免汽蚀的效果。

2）降低吸入气体温度

如果吸入气体温度过高，气体在与泵内液体接触时，压缩热以及气体本身的热量都会传递到液体中，从而使液环温度升高，也就是使泵腔内液体的饱和蒸汽压升高。

相反，降低吸入气体温度可以降低液环温度，从而降低泵腔内液体的饱和蒸汽压。同理，当吸入的气体是饱和蒸汽时要比是吸入干空气时要更容易产生汽蚀。

3）保持充足的供液量

工作液作为液环真空泵的工作介质，同时也能带走泵内气体压缩产生的热量起到冷却作用。

充足的工作液供液量可以降低工作液的温升，较低的液环温度就有较低的饱和蒸气压，就能避开汽蚀产生的条件。

所以当设计工作液为闭环的机组时为保障充足的供液量，工作液管道的长度不能太长、尺寸不能太小，选择冷却器的管阻也不能太大。工作液管道堵塞时也要及时疏通清洗。

4）提高选型的准确性，使真空泵运行在安全区域

在选型阶段，确定真空泵吸入压力及进水的温度时应避开真空泵能轻易产生汽蚀的范围，即防止真空泵在临界温度或临界吸入真空压力以内的区域运行，尽量避免汽蚀的产生。

5）安装汽蚀保护管路

安装有汽蚀保护管的真空泵，汽蚀过程中产生的气泡是在压缩过程时破裂，从外部引入压力较高的不凝气体可以及时补充因气泡破裂出现的空穴，这样可以大大减轻汽蚀对泵的危害并降低汽蚀导致的噪声和振动。

6）配大气喷射器

大气喷射器是利用液环真空泵工作时与大气压之间的压差，将大气引入工作喷嘴，得到超音速射流，在混合室造成真空，从而将被抽气体吸入。两股气体混合后，经过扩压管，由液环真空泵将混合气体带走。

此时大气喷射器的极限真空度可以达到10 mbar以下，而液环真空泵的进气口压力一般在120~160mbar，在这压力范围是不会产生汽蚀现象的。

7）选用具有更低的饱和蒸汽压的液体作为工作液。比如：乙二醇溶液、润滑油等。选择工作液时，其密度、黏度等最好能与水相接近。

8）泵的叶轮、圆盘选用抗汽蚀冲击较强的材质。比如304，316不锈钢材质等。

当真空泵应用于既有腐蚀又有汽蚀发生的场合时，如果选用材质不合适，汽蚀与腐蚀共同作用，将会大大缩短真空泵的使用寿命。

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