卷烟厂真空系统设计概述

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真空系统设计报告范文

真空系统设计报告范文1. 引言真空系统是一种能够将系统内的气体压力降至低于大气压的环境的设备，广泛应用于科学研究、工业生产以及医疗设备等领域。

本报告旨在设计一个真空系统，使其能够满足特定应用的需求，并确保系统的稳定性和可靠性。

2. 设计目标本设计的真空系统需要满足以下目标：1. 最低抽气压力达到10^-3 mbar。

2. 快速达到所需真空度的时间小于5分钟。

3. 系统泄漏率小于10^-6 mbar L/s。

4. 系统噪音低于50 dB。

3. 系统设计真空系统的设计包括以下几个方面：抽气方法、真空舱设计、泵的选择和配管系统设计。

3.1 抽气方法根据设计目标，我们选择了离心泵和分子泵的组合作为抽气方法。

离心泵作为主抽泵负责快速降低系统内的压力，而分子泵作为高真空泵负责达到所需真空度。

这种组合将满足系统的快速抽气和高真空度的需求。

3.2 真空舱设计真空舱是真空系统中的核心部分，需要选择合适的材料和尺寸来确保系统的稳定性和密封性。

我们选择了不锈钢作为真空舱材料，以其良好的耐腐蚀性和强度。

真空舱的尺寸应根据使用需求来确定，应留有足够的空间以容纳待处理物体。

同时，真空舱内应设计密封机构，包括密封门、观察窗等，以确保整个系统的密封性。

3.3 泵的选择根据真空系统的设计目标，我们选择了以下两种泵进行组合使用：1. 离心泵：采用离心泵可以快速降低系统内的压力。

选取流量大、抽气速度快的离心泵，以确保快速抽气的能力。

2. 分子泵：分子泵的特点是能够达到高真空度，选取能够提供所需真空度的分子泵，并确保其性能稳定和可靠。

3.4 配管系统设计配管系统的设计对整个真空系统的运行至关重要。

主要考虑以下几点：1. 管道材料：选择具有良好阻气性和密封性的不锈钢管材，以减少泄漏。

2. 管道尺寸：根据抽气和泵的要求，选择合适的管道尺寸以保证流通和抽气效率。

3. 管道布局：合理布置管道，减少管道的弯曲和回流，以确保气体流动的顺畅和抽气效果。

《真空系统设计》课件

根据用途，真空容器可分为高真空容器、中真空容器和低真空容器。
高真空容器通常用于科学实验和高端制造领域，要求容器具有极佳的密封性和耐压性能。
真空管道
真空管道是连接真空泵和真空容器的通道，它的作用是保证气体的顺畅流动。
根据材料，真空管道可分为金属管道和非金属管道。金属管道通常采用不锈钢、铜等材料制成，具有较好的耐压性能和气密性。非金属管道则采用玻璃、塑料等材料制成，通常用于较低的真空度和临时使用。
02
初步设计评审
03
初步设计优化
邀请专家对初步设计方案进行评审，确保设计的可行性和合理性。
根据评审意见，对初步设计方案进行优化和改进，提高设计的可靠性和经济性。
真空系统的性能测试与优化
性能测试
按照测试标准和方法，对真空系统进行性能测试，包括工作压力、工作温度、抽气速率等参数的
测试。
性能分析
需求调研
了解用户对真空系统的具体需求，包括工作压力、工作温度、抽气速率等参数要求。
需求分析
根据调研结果，对用户需求进行分类和优先级排序，明确设计目标。
需求评审
邀请专家对需求分析结果进行评审，确保需求分析的准确性和完整性。
真空系统的初步设计
01
方案制定
根据需求分析结果，制定初步设计方案，包括系统组成、工作原理、关键技术等。
2
是指系统内部各部分压力
保持一致，以维持系统的
稳定运行。
压力平衡的调节
3 通过控制入口和出口压力
，以及使用真空泵和其他辅助设备，可以调节系统的压力平衡。
真空系统的热平衡
总结词
热平衡是真空系统设计的关键，它决定了系统的能耗和运行效率。

《真空系统设计》课件

域
真空系统的性能直接影响到产品的质量和
生产效率
真空系统的应用领域
医疗设备：用于医疗设备制造和维护过程中的真空处理
航空航天：用于航天器制造和维护过程中的真空处理
半导体制造：用于芯片制造过程中的真空处理
食品加工：用于食品包装和保鲜过程中的真空处理
科学研究：用于实验室和科研机构中的真空实验和研究
案例分析：某电子公司真空系统设计，包括系统设计、设备选型、安装调试等过程
案例二：化工行业真空系统设计
化工行业真空系统设计需求：满足化工生产过程中的真空
需求
设计要点：考虑化工生产过程中的腐蚀、高温、高压等
特殊环境
设计难点：如何保证真空系统的稳定性和
可靠性
设计解决方案：采用耐腐蚀、耐高温、耐高压的材料和设备，以及合理的系统布局和
确定系统需求：了解客户需求，确定系统功能、
性能、成本等要求
设计系统方案：根据系统需求，设计系统方案，包括系统结构、组件选
择、材料选择等
计算系统参数：根据系统方案，计算系统参数，如压力、流量、温度等
设计系统图纸：根图等
制作系统组件：根据系统图纸，制作系统组件，如真空泵、阀门、管道
真空系统设计
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真空系统概述
真空系统的定义
真空系统是一种用于产生、维持和测量真
空的设备
真空系统主要由真空泵、真空计、真空阀
等部件组成
真空系统的应用广泛，包括电子、半导体、航空航天等领
真空系统的性能测试

真空系统介绍PPT课件

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综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。
14
2.3水环泵的优缺点
水环泵与其他机械泵相比有如下优点：结构简单，制造精度要求不高，容易加工。结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，
无须减速装置。故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。
个月牙形空间，而这一空间
又被叶轮分成和叶片数目相
等的若干个小腔。
12
水环泵的工作原理
如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前 180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。
干燥冷却减少真空泵损耗通过plc控制当真空泵将罐抽到极限真空时候就可以停下真空泵等真空度不够时再次启动降低能耗真空缓冲灌四管道阀门及其工法介绍pv管路使用材質200a以上為鍍鋅管以下為pvcsch80pvcpolyvinvlchloride聚氯乙烯是统称包括
PV系统基本知识
一、PV系统简介二、真空泵浦三、真空灌四、管道阀门及其工法介绍五、注意事项及常见缺失
3
压强关系图
点相对压强
点绝对压强值
一个大气压
点真空度点绝对压强值
绝对真空
4
4、真空常用单位：
Torr mmHg InHg 换算关系：
1atm=760mmHg=760torr=29.92inHg
5
奇信电子真空系统架构
排气
真空机
排气
储气罐 5m³
2楼用气点
3楼用气点
真空机
6
二、真空泵浦（Vacuum Pump）

真空系统特点和原理

真空系统特点和原理什么是真空系统？真空系统指的是在一个封闭的设备中，通过吸气装置将其中的气体抽出，使得设备内部压力低于大气压的一种工艺。

真空技术在许多领域中起着重要的作用，比如电子学、化学、材料科学等。

在电子学领域中，真空技术可用于制备集成电路、真空管、显示器等器件，同时还可用于飞行器、地下管道等设备的维护和测试。

特点1. 稳定性真空系统可以在非常稳定的环境下工作。

由于内部压力较低，因此可以避免许多热扰动和气动扰动。

这意味着在真空环境中，实验和测试结果非常准确。

2. 洁净在真空系统中，几乎没有任何气体和其他成分，因此可以避免许多杂质和污染物对实验和测试结果的干扰，使得实验数据更准确。

另外，在真空环境下，材料受到的氧化和腐蚀也大大降低，可以延长设备寿命。

3. 透明度真空环境对于电子束和光线具有很好的透明度，这使得在真空环境下进行的实验和测试能够获得更清晰和可靠的结果。

4. 可调性真空系统可以根据不同需求进行调整，比如通过控制内部压力，可以在不同的真空下进行实验和测试。

原理真空系统的原理基于“气体流动动力学”和“分子动力学”等理论，主要分为两个步骤：1. 抽气抽气装置通过机械或者电子的方式，可以将设备内包含的气体抽出，形成低压和高真空区域。

在真空板中，可以使用各种设计的吸气装置，如机械泵、扩散泵、离子泵、涡流泵等。

其中，在低真空区域下(几千帕到几十帕)，常使用机械泵，高真空区(1×10(-1)帕到1×10(-5)帕)则使用扩散泵等。

在超高真空区域(1×10^(-5)帕及以下)，则需要使用离子泵和涡流泵等。

2. 测量和控制一旦设备中的气体被抽出，真空系统的下一步是测量和控制设备内的压力。

为了保持内部压力达到所需水平，通常需要在真空系统中加入排气阀和调压阀等器件。

这些器件通过对真空系统的气体流量进行控制来保持内部压力。

结论真空技术在现代科学中起着非常重要的作用。

通过抽取气体并控制压力，真空系统可以提供一个干净，稳定和透明的实验环境，而这些特点不仅使得许多领域的实验更加准确和可靠，也使得许多现代技术得以应用和发展。

真空系统的工艺设计

真空系统的工艺设计
真空系统的工艺设计是一个复杂的过程，涉及到多个学科的知识，包括流体力学、热力学、材料科学、机械工程等。

以下是一些基本的步骤：
1. 确定系统需求：首先，需要明确真空系统的应用目标，例如是用于半导体制造、真空镀膜、粒子加速器等。

这将决定系统的最大工作压力、工作温度、抽气速率等参数。

2. 选择真空泵：根据系统需求，选择合适的真空泵。

常见的真空泵类型有旋片泵、滑阀泵、扩散泵、离子泵等。

每种泵都有其特定的工作压力范围和抽气速率。

3. 设计真空室：真空室的设计需要考虑工作压力、工作温度、材料选择等因素。

一般来说，真空室应该尽可能小，以减少气体负荷。

4. 设计抽气管道：抽气管道的设计需要考虑管道直径、长度、形状等因素，以保证在工作压力下能够达到所需的抽气速率。

5. 安装和调试：在安装和调试过程中，需要检查所有部件的工作情况，确保系统能够在预定的工作条件下稳定运行。

6. 系统优化：在实际运行过程中，可能需要对系统进行优化，例如改变工作参数、更换部件等，以提高系统的性能和可靠性。

总的来说，真空系统的工艺设计需要综合考虑多种因素，需要有丰富的经验和专业知识。

真空系统组成与设计基础

图3 典型真空系统原理图
1真空室充气阀；2真空测量规管；3流量调节阀；4高真空阀；5冷阱；6油扩散泵；7 储气罐；8热偶计规管（测扩散泵前级压力）9前级阀；10真空膜盒继电器；11预抽阀； 12罗茨泵；13、14机械泵（其中一台可兼维持泵）； 15旁通阀；
图4 典型真空系统原理图
1—真空室 2－放气阀 3－电离真空计 4－热偶真空计 5－高真空阀6－冷阱 7－扩散泵 8－前级真空阀 9－电磁真空阀 10－机械泵 11－管道阀
主泵为分子泵串联机械泵
由于机械泵有油存在,需要在机械泵入口管道上设置捕集器冷凝油蒸气。如果分子泵串联分子筛吸附泵(前级泵),则构成了无油超高真空系统, 该系统比较清洁。
钛泵或溅射离子泵做为主泵,并联或串联分
子筛吸附泵(做为预真空泵)，或用钛泵联接预真空机械泵，在机械泵的入口管道上加油蒸气捕集器。
预真空抽气泵预真空管路
预真空管道阀
前级管路前级管道阀软连接管道
1.2 真空系统的组成元件
一个较完善的真空系统由下列元件组成： 1．抽气设备：例如各种真空泵； 2．真空阀门； 3．连接管道； 4 ．真空测量装置：例如真空压力表、各种规管； 5．其它元件：例如捕集器、除尘器、真空继电器规头、储气罐等。
差压型真空注型机
真空压力浸渍设备
国内第一台千瓦量级的氦制冷系统
大型真空热实验设备
Vacuum Environment Simulation
模拟舱中的神州飞船
真空度的提高（极高真空10-12Pa）和真空容器大
型化（例如宇航的微重力试验的真空系统真空室 1700m3），今后新的尖端科学技术的发展对此要有所考虑。
扩散泵串联扩散泵(中间泵),再串联机械泵

烟叶真空回潮用节能型真空系统简介及对比

烟叶真空回潮用真空系统简介及对比1、真空泵分类：2、真空泵的工作范围3、常见真空系统的组成注：在烟叶真空回潮领域，上世纪90年代初期到2013年以前真空系统多以多级串联式蒸汽喷射泵组出现,一般为二级、三级串联结构，特殊应用需要进一步提高工作真空时也有四级或五级串联结构，由于蒸汽喷射泵结构简单无运动构件，运行可靠，经多级串联后真空度高、在4000Pa～13.3Pa真空度下具有其它真空泵无可比拟的大抽气能力，工作压力范围宽且能直接排入大气，深受设备厂家和用户的喜爱，其中巩义市建设机械制造有限公司的三级四段式蒸汽喷射真空系统最为节能高效，被全国用户广泛采用，市场覆盖率达到80%以上。

2013年起，随着国家发改委《关于加大工作力度确保实现2013年节能减排目标任务的通知》的发布，《通知》要求，以节能减排倒逼产业转型和发展方式加快转变，下更大决心，用更大气力，采取更加有力的政策措施，确保2013年全国单位国内生产总值能耗下降3.7%以上，面对新的目标和任务，国家局要求坚持以提高经济增长的质量和效益为中心，认真贯彻落实行业“十二五”节能减排工作纲要和目标，着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展，加强全过程节约管理，大幅降低能源消耗强度，扎实推进节能减排工作深入开展，加上受全国范围的各行业节能减排热潮的影响，烟叶真空回潮抽真空系统也被深度挖潜，逐步出现了部分采用机械式水环泵（液环真空泵）、水喷射泵、螺杆泵、罗茨泵（主要作为多级串联系统的主泵使用，工作到真空回潮的工作真空）等以单泵或组合形式部分或全部替代多级串联式蒸汽喷射系统的系统结构，其主要原理是利用这些泵在粗真空下的大抽气量优势，或者结合蒸汽喷射泵高真空下的高抽气速率，组成不同的抽真空系统，大幅度降低原系统的蒸汽能耗，甚至取消蒸汽喷射完全采用机械式抽空，达到节能降耗的特点，其中巩义市建设机械制造有限公司的节能型汽、机联合真空回潮系统仍然是市场占有率最大的，改造或新装近80台套，使用稳定可靠，用户反映良好。

真空系统的结构设计

6.真空系统的结构设计真空系统的结构设计主要考虑密封可靠,结构合理,材料对真空度影响要小。

设计中应注意如下几点。

(1)选择结构材料应尽量用国家标准中的无缝钢管和板材,尽量减少焊接结构,有利于真空部件气密性质量。

但是许多系统元件又离不开焊接结构,这时应选择焊接性能较好的钢材。

(2)焊接是真空系统制造中的一道重要工序,为了保证焊接后焊缝不漏气,除了要求技术水平较高的工人进行焊接,提高焊接质量外,合理地设计焊接结构也很重要。

因此焊接结构要避免处于真空中的焊缝有积存污物的空隙,否则给清洗造成困难,还会成为缓慢放气的气源。

当焊缝出现死空间时,在系统检漏中就不易找到漏隙所在。

(3)结构上要保证快速抽空。

为此要避免出现隔离孔穴(气袋),因为气袋会成为缓慢放气的源泉,增长了抽气时间,例如图21所示。

要将气袋开设出气孔,以利快速抽空。

(4)减少表面放气。

处于真空内的构件和壳体内壁表面粗糙度越高越好。

最好进行电镀抛光,氧化处理等。

一般处于高真空的内壁粗糙度在6.3/ ~3.2/ ;处在中真空的内壁粗糙度在12.5/ 左右。

处在超高真空的内壁粗糙度要求抛光,达到非常光洁的表面。

要特别注意:生锈的金属表面对抽空十分不利!(5)真空系统上各元件之间多用法兰连接。

而法兰与管子之间是焊接结构。

由于焊接时易引起法兰变形,故目前国内都采用焊接后再对法兰加工,这样即可达到尽寸和粗糙度要求,又能保证两个法兰连接时密封可靠。

(6)对于某些必须处于较高温度下工作的真空橡胶密封圈,由于橡胶耐温有限,可以专门采用水冷结构加以保护。

(7)为了使真空系统元件壳体和真空室壳体有足够强度,保证在内力和外力作用下不产形,器壁要有一定厚度。

实验表明真空容器采用圆形结构较好。

端盖采用凸形结构为好,尽量不采用平盖,因为它的抗压能力相差很大。

壁厚已经有了标准尽寸,当然也可以计算。

设计时还要注意一点,在容器检漏时,若采用内部打压法,一般打三个大气压力容器不应变形。

真空系统设计

真空系统设计(1)第八讲：真空系统设计王继常(东北大学)一、真空系统的组成真空应用设备种类繁多，但无论何种真空应用设备都有一套排除被抽容器内气体的抽气系统，以便在真空容器内获得所需要的真空条件。

举例来说：一个真空处理用的容器，用管道和阀门将它与真空泵连接起来，当真空泵对容器进行抽空时，容器上要有真空测量装置，这就构成了一个最简单的真空抽气系统(如图1)。

图1所示的最简单的真空系统只能在被抽容器内获得低真空范围内的真空度，当需要获得高真空范围内的真空度时，通常在图1所示的真空系统中串联一个高真空泵。

当串联一个高真空泵之后，通常要在高真空泵的入口和出口分别加上阀门，以便高真空泵能单独保持真空。

如果所串联的高真空泵是一个油扩散泵，为了防止大量的油蒸气返流进入被抽容器，通常在油扩散泵的入口加一个捕集器——水冷障板(如图2所示)。

根据要求，还可以在管路中加上除尘器、真空继电器规头、真空软连接管道、真空泵入口放气阀等等，这样就构成了一个较完善的高真空系统。

凡是由两个以上真空泵串联组成的真空系统，通常都把抽低真空的泵叫做它上一级高真空泵的前级泵(或称前置泵)，而最高一级的真空泵叫做该真空系统的主泵，即它是最主要的泵，被抽容器中的极限真空度和工作真空度就由主泵确定。

被抽容器出口到主泵入口之间的管路称为高真空管路，主泵入口处的阀门称为主阀。

通常前级泵又兼作予真空抽气泵。

被抽容器到予抽泵之间的管路称为予真空管路，该管路上的阀门称为予真空管道阀。

主泵出口到前级泵入口之间的管路称为前级管道，该管路上的阀门称为前级管道阀，而软连接管道是为了隔离前级泵的振动而设置的。

总起来说，一个较完善的真空系统由下列元件组成：1．抽气设备：例如各种真空泵；2．真空阀门；3．连接管道；4．真空测量装置：例如真空压力表、各种规管；5．其它元件：例如捕集器、除尘器、真空继电器规头、储气罐等。

那么，究竟什么是真空系统?用一句话来概括，就是：用来获得有特定要求的真空度的抽气系统。

卷烟厂真空系统设计要点

卷烟厂真空系统设计要点作者：黄琳琳来源：《科学与财富》2017年第28期摘要：卷烟厂进行香烟加工过程中，需要使用到真空系统，为了提高工作效率，降低故障发生率，必须做好真空系统的设计，其包含很多内容，例如相关设备的选择，设备具体位置的确定，管道的选择和设计，管道直径的计算，水循环系统的设计等，各个环节设计良好，完美的连接到一起，保证其运行的稳定性和可靠性。

下面就对这些方面进行分析，希望给有关人士一些借鉴。

关键词：卷烟厂；真空系统；设计要点卷烟厂当前已经进入到流水化作业，因此对设备、技术的依赖性非常大，如果某一环节出现问题，对整个流水线都会产生很大的影响，下面就分析技术要点，发现问题，有效进行解决。

1卷烟厂对真空的基本要求进行香烟的制作过程中，需要使用真空系统，其主要应用在卷接包车间，卷接包机组对负压有很多的消耗量，除此之外，其他设备也会消耗一些负压，下面就分析一个卷烟厂案例，该卷烟厂年产30万箱烟，相关设备设计的负压消耗达到了32m3/min，自动封装机也会产生负压消耗，其消耗量为4m3/min，烟厂设备使用中，对真空度有很严格的要求。

要求真空度可以稳定在0.03-0.05MPA，在此基础上，技术人员还要对管路真空度损失，以及安全余量进行分析，真空泵抽真空度必须达到0.02MPA，另一方面，烟厂作业形式是流水作业，具有很高的自动化水平，因此对负压稳定性要求很高，如果负压不稳定，对整个流水线将会产生很大的影响，下面就对其进行深入的分析[1]。

2分析卷烟厂真空系统设计要点2.1分析站房位置的设计要求真空管道是一种负压管道，对于真空度而言，主要是管道压力与大气压的对比，和压缩空气管道相比，其在单位长度内的阻力损失非常小，但是由于其自身气压只有0.1MPa，不能很好的承受压损，如果产生的压损过大，就不能满足实际要求。

针对这一情况，相关技术人员决定将真空站设计在卷接包车间的辅助房内，有效减少供气的管路长度，进而减少压力传输中的损失，提高实际工作效果。

真空系统方案

真空系统方案引言真空系统在很多工业领域中都起着重要作用，例如半导体制造、航天航空、医疗设备等。

一个稳定、高效的真空系统方案能够确保设备的正常运行，并对产品质量和工艺流程起到关键影响。

本文将介绍一种高效稳定的真空系统方案，包括系统组成、关键技术以及应用案例。

系统组成一个典型的真空系统主要由以下几个组成部分构成：1.真空泵：真空泵是整个系统的核心部件，负责将系统中的气体抽出，形成真空状态。

根据抽气原理的不同，真空泵可以分为离心泵、根式泵、螺杆泵等多种类型，根据系统的需求选择适当的真空泵非常重要。

2.阀门：阀门用于控制系统中的气体流动和压力调节。

常见的阀门类型有截止阀、调节阀、截断阀等，不同的阀门可以实现不同的控制功能。

3.传感器：传感器用于监测系统中的真空度、气体流动速度等参数。

常见的真空传感器有热导式传感器、冷阴极离子化传感器等，准确的传感器能够提供可靠的监测数据，保证系统的稳定性。

4.管道系统：管道系统负责连接各个组件，将气体从一个地方传输到另一个地方。

管道材料需要具备良好的密封性和耐腐蚀性能，以确保气体不泄漏，同时要避免对气体流动的过多阻力。

5.控制系统：控制系统依靠电子设备，对真空系统的各个组件进行监控和控制。

它可以自动调整真空泵的工作状态，控制阀门的开关和流量，同时通过传感器获取数据，实现对真空度的精确控制。

关键技术一个高效稳定的真空系统方案需要充分考虑以下几个关键技术：1.泵速和泵油选择：根据系统所需抽气速度和泄漏率，选择合适的泵速和泵油是保证真空度的关键。

如果抽气速度过大，有可能带来过高的泄漏率；而抽气速度过低，则无法满足系统的需求。

2.管道设计和材料选择：管道的设计要充分考虑气体流动的阻力和泄漏的可能性。

合理选择管道的直径和长度，使用高质量的密封材料，可以减少能量损失和气体泄漏，提高系统效率。

3.控制策略和算法：控制系统采用合适的策略和算法可以提高系统的稳定性和响应速度。

例如，采用PID控制算法可以实现对真空度的精确控制，提高系统的稳定性。

真空系统设计 ppt课件

3.1 选主泵
选主泵要考虑两个方面,一是选择主泵的类型, 二是确定主泵抽速的大小。
3.1.1 主泵的类型
确定主泵类型的依据:
(1) 根据被抽容器所要求达到的极限真空度和
真
工作真空度。一般选取主泵的极限真空度稍高
空
于被抽容器所要求的极限真空度(如高半个数量
系
级)。每一种泵都有其最佳工作压强范围,应保
统
1 1 1 Se C Sp
可以改写为 :
真空
Se

CSp C Sp
(a)
或
Se
Sp 1 Sp
(b)
或
Se

1
C C
(c)
系
C
Sp
统
方程(a),(b),(c)本质上是同一个方程,在真空系统
设
设计中是一个非常重要的方程,如果知道泵的抽
计
速Sp和管路的流导C,就可以计算出系统对容器
有效抽速,这个方程被称为真空技术基本方程。
14
东北大学首期《真空技术》培训班系列教程之六
2.4 真空技术基本方程在真空系统设计中的意义
从方程(2b)可以看出:如果管路的流导C远大于
泵的抽速Sp,则Sp /C的值远小于1,此时真空系统
对容器的有效抽速Se≈ Sp 。这就是说为了充分
发挥泵对容器的抽气作用,在设计真空系统管路
真空系统
东北大学首期《真空技术》培训班系列教程之六
真空系统设计
真空系统设计
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东北大学首期《真空技术》培训班系列教程之六
真空系统设计
➢ 1.真空系统的组成
➢ 2.真空技术基本方程
➢ 3.真空系统的设计计算

真空系统介绍

真空系统介绍真空系统介绍⒈引言此文档旨在介绍真空系统，包括其基本原理、组成部分以及应用领域。

真空系统是一种利用各种技术手段将气体流动控制在低压环境下的系统。

它在科研实验室、工业生产以及医疗设备等领域广泛应用。

⒉基本原理真空系统的基本原理是通过减压手段将系统内的气体流动减少到一个较低的压力水平。

常用的减压手段包括机械泵、说服泵以及分子泵等。

通过减压，真空系统可以实现可控的低气压环境。

⒊组成部分⑴减压装置真空系统的减压装置起到降低压力的作用。

常用的减压装置包括机械泵、说服泵、分子泵以及涡轮分子泵等。

每种减压装置都有其适用的压力范围和工作原理。

⑵气体收集系统真空系统需要收集和处理流出的气体。

气体收集系统通常包括气体收集罐、冷凝器以及其他处理设备。

这些设备可以分离、回收和处置气体，以满足不同的需求。

⑶控制系统真空系统的控制系统用于监测和控制系统内的压力、温度和流量等参数。

控制系统通常包括传感器、阀门、计量仪表和计算机控制等部分，以实现对真空系统的精确控制和调节。

⒋应用领域⑴科研实验室真空系统在科研实验室中广泛应用，用于制备样品、实现特定的气氛条件以及模拟极端气候环境等。

它在物理学、化学、材料科学等领域起到重要作用。

⑵工业生产真空系统在工业生产中常用于处理、包装和干燥等工艺。

例如，在食品包装行业中，真空系统可以将氧气抽出，延长食品的保鲜期。

⑶医疗设备真空系统在医疗设备中起到关键作用。

例如，真空系统可用于医疗器械的消毒和干燥，以及操作室和手术室的气氛控制等。

⒌附件本文档没有涉及附件内容。

⒍法律名词及注释⑴真空度：衡量真空系统状态的参数，通常用帕斯卡（Pa）或毫巴（mbar）表示。

⑵减压装置：用于降低真空系统内气体压力的装置，包括机械泵、说服泵、分子泵等。

⑶气体收集系统：用于收集和处理真空系统流出气体的系统，通常包括气体收集罐、冷凝器等设备。

⑷控制系统：监测和控制真空系统参数的系统，包括传感器、阀门、计量仪表、计算机控制等。

真空系统工作原理

真空系统工作原理
1 真空系统基本概念
真空系统是一种通过采用可控制的真空管路，控制真空气体的硬件和软件系统，用于更好的利用气体化学反应、电介质反应或物理反应的加工工具。

真空装置里的真空管道包含空气进入器、真空阀、吸附器、真空泵、真空计、干燥器、过滤器、分析仪等组件，可以用于把空气和气体吸收、压缩、膨胀、加热或冷却、测量流量、净化等。

2 系统组件
真空系统的主要组成部分包括真空管路、真空泵、真空波纹管、膨胀器、引气器、真空气体冷却器、真空气体稳定器和真空气体测试仪等。

（1）真空管路。

真空管路是电气控制系统中一种重要的部件，可以连接其他组件，如真空泵、膨胀器等。

真空管路往往采用复合铝合金材料，具有很高的耐热性、耐腐蚀性和耐压等特点，可以稳定控制真空气体的流动。

（2）真空泵。

真空泵是真空系统中用于抽取空气中的气体，使真空度达到指定值的一种设备。

真空泵的主要分类有活塞式、旋转式、桨叶式、离心式等。

（3）真空波纹管。

真空波纹管是在真空系统中用于把从真空泵抽出的气体和source-side（源端）的气体分开的一个设备。

3 工作原理
真空系统的工作原理是，首先，通过真空泵不断抽取空气中的气体，把它们压缩到一定的大小。

随后，通过真空波纹管把抽取的气体与源端的气体分开，这样可以避免真空泵无限循环而造成的问题。

接着，空气经过真空管路时会发生凝结，因此还需要引入一个膨胀器来防止凝结，从而维持气体的流速和压力不变。

最后，使用真空计来检测真空气体的数值，从而控制和维持真空系统的稳定性。

卷烟厂真空系统设计概述

卷烟厂真空系统设计概述摘要：本文对卷烟厂工艺中负压系统的使用要求做了概述性质的描述，并对卷烟厂真空站和真空系统的设计要点进行了介绍。

关键词：卷烟厂；真空站；水环式真空泵在卷烟厂工艺中，负压的使用环节主要是在卷接包车间，其中负压消耗较大的设备是卷接包机组，除此以外，自动封装箱机、滤棒贮存输送装置和滤棒发射机也有少量的负压需求。

如：新建规模为年产30万箱的海口烟厂卷接包机组的设计负压消耗合计32m3/min；自动装封箱机的负压消耗合计为4m3 /mi；滤棒成型车间内滤棒贮存输送装置和滤棒发射机负压消耗合计1m3/min，卷接包车间负压消耗合计为37m3/min。

烟厂工艺设备对真空度的要求一般为0.03~0.05MPa，考虑到管路的真空度损失和安全余量，真空泵的抽真空度至少要满足0.02MPa的要求。

另外，由于烟厂属于流水线作业，自动化程度高，所以对负压的稳定性要求也比较高。

针对以上特点，烟厂的设计工作需要掌握如下要点：1.真空站工艺设计【2】1.1站房位置由于真空管道属于负压管道，真空度从本质上来讲是管道压力和大气压的比较，相对于压缩空气管道，虽然单位长度的沿程阻力损失较小，但由于大气压本身才只有约0.1M Pa左右，其对压损的承受能力较小，如果损失过大，将不满足工艺对负压的要求。

如：某烟厂的真空站设置在联合工房内贴邻卷接包车间的辅房内，真空站距离最远的卷包机组直线距离为150m，真空站集气总管处的压力为0.02MPa，此工况下实测真空站集气总管至各卷包机组的压力损失为：0.005MPa～0.01M Pa，最大压力损失（0.01MPa）已经达到总真空率（0.02MPa，与大气压相比较，可认为是-0.08MPa）的12.5%，参考此案例，如果真空站位置距离用气点过远，随着管路中空气平均密度的增加，单位长度的沿程阻力也会相应增大，这样压力损失会成倍的增加，必然会影响工艺使用要求。

所以一般把真空站设置在联合工房内靠近卷接包车间的辅房内，尽量缩短供气长度，减少压力损失。

制程真空系统简介

扩散泵浦（Diffusion pump）
喷射泵浦（Ejection pump）
动力
涡轮分子泵浦（Turbo molecular pump）
分子拖曳泵浦（Molecular drag pump）
吸收泵浦（Sorption pump）冷冻陷阱泵浦（Cold trap pump）溅击离子泵浦（Sputter ion pump,SIP）钛深升华泵浦（Titanium sublimation pump,TSP）非蒸发吸除泵浦（Non evaporable getter,NEG）
温度固定时，一定量气体所产生之压力与体积成反比：即P1V1= P2V2 ２．查理定律（Charle’s Law）
体积固定时，一定量气体所产生之压力与温度成正比：即P1/T1= P2/T2 ３．道尔顿定律（Dalton’s Law）一个混合气体的总压力等于每个单独气体其分压得的总和：即Pt=ntkT= n1kT+ n2kT+ n3kT+……+ nikT或是 Pt=P1+P2+P3+……+Pi
表压力=绝对压力-大气压力 =650-1013=-363mbar=-272.3mmHg
由上例可知若是将真空压力=650mbar视为表压力，则会出现甚大之差距。
一般言之，型录上之真空压力大部分为绝对压力，单位为Kpa,mmHg,inHg等，我们在表示真空压力为表压力时，其应以负值表示，或是以mmHg.之方式表示之，以免造成误解。
1~10-3 torr 1~10-3 mbar
10-3~10-7 torr 10-3~10-7 mbar
10-7~10-10 torr
10-10以下 torr
10-7~10-10 mbar 10-10以下mbar

第五章、真空系统设计-2

真空油脂等。
3.2 材料表面净化
表面净化：在真空工艺进行前，先从工件或系统材料表面清除所不期望的物质的过程
净化的目的：为了改进真空系统中所有器壁和其他组件表面在各工作条件下的工作稳定性
清洁表面的分类：原子级清洁表面；工艺技术上的清洁表面。
3.3表面净化处理的基本方法
溶剂清洗（最普遍）软化水或含水系统；无水有机溶剂；石油分馏物；乳状液或溶剂蒸气；金属清洗剂
Materials Ag, In, Al, Au, Cu, Alloy
真空阀门的金属垫密封的优缺点
优点
➢ 放气远小于橡胶； ➢ 气体渗透低 ➢ 耐高温
缺点
➢ 金属密封圈弹性差，需要很大的密封力才能保证可靠的真空密封 ➢ 重复使用性很差，有些金属密封圈只能使用一次 ➢ 法兰密封面和刀口的粗糙度和配合精度要求高，很小的伤痕都能
二．根据要求的工作压强及使用要求，选油扩散泵作为主泵
三．计算扩散泵与真空室排气口间管路的流导，验证选K600型扩散泵是否合适。
四．计算前级泵真空管路五．计算抽气时间
确定真空室中保持1.3×10-3Pa的工作压强所需要的真空系统的有效抽速
S
S
Q pg
Q1 Q2 Q3 pg
3.67 1.310 3
第五章、真空系统设计
主要内容：
1、真空系统的组成 2、真空系统元件及连接 3、真空系统中常用材料 4、真空卫生 5、真空系统的设计计算
1、真空系统的组成
1.1真空技术系统图用图形符号：
阀门
热偶规
扩散泵
冷阱
Vacuum System Schematic Symbols
Hand Operated Valve. Gate Valve. Pneumatic Gate Valve. Leak Valve. Butterfly Valve. Pneumatic Butterfly. Bellows.