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微型气体泵气路的流导计算方法分析

点击次数:458 发布时间:2018-07-25
  微型真空气体采样泵常常又被称为微型气体泵、取样泵等,其特点是效率高;运动机构与输送介质完全隔离、对介质无污染;非动密封,无泄漏;可靠性好;体积小、重量轻;具有自吸能力;不怕空转;无需润滑保养;自身噪音低。微型气体泵作为真空水泵使用时,无需灌泵,启动后立即吸水排水。它既能抽气又能抽水,无水时也不怕干转。微型气体泵的优点尤其是小巧、无污染性、自吸性使它在科学实验、仪器仪表行业等场合得到了广泛运用。微型气体泵采用了先进的无刷电机,高品质的长寿命部件,杜绝了杂波干扰。在调节流量上实现了突破,自带PWM(脉宽调制)线,能方便可靠地调节流量,克服了原来降压调速的一些缺点。能输出电机转速反馈信号,可实时监控。具有完善的自我保护功能,在泵卡死、过热等意外情况下能自动停机。实际使用中用户所需的流量、扬程经常变动,当小于泵参数时,可以利用PWM线地调节转速和流量,这对降低噪音、控制、节能很有好处。实际使用时我们发觉采样泵的抽气速率与泵的性能说明存在差异。这是由于采样泵说明书中的抽气速率是在标准实验条件下测得的,而用户实际的使用条件各不相同。如果用户管路的阻力较大,会明显影响气体流量。
  现将微型气体泵真空系统气路的的流导计算介绍如下。
  对于真空采样系统管路的一个元件(包括管道、阀门等),其入口压力为P1,出口压力为P2,流经元件的气体流量是Q,实验和理论都证明Q的大小与元件两端的压差P1-P2成正比,即Q=C(P1-P2)。比例常数C称为流导,用来表示通过气体的能力。在国际单位制中,气流量Q的单位是Pa·m3/s,P1-P2的单位是Pa,所以流导的单位是m3/s。当压差P1-P2一定时,流导C的值较大,那么流经管路元件的流量Q就较大。
  微型气体泵使用中,被抽气体多为室温下的空气。粘滞流的室温空气流经薄壁孔时,试验发现:当P1不变时,随P2下降,通过孔口的流速和流量都增加,但当P2下降到某一值时,它们都不再随P2下降而增加,可以根据薄壁孔的流导公式计算求得。
  真空系统一般采用圆截面管道,气体从一个大容积进入管道的入口孔时,孔口对气流存在影响,但当管道的长度比较长,管口对气流的影响则可以忽略。在工程计算中,通常把管道的轴线长度L与管道直径D的比值L/D≥20的管道视为“长管”,可以不考虑管口的影响。设圆管的轴线长度为L(m),直径为D(m),管道中平均压力为P(Pa),则其粘滞流条件下对于室温空气的流导为C=1340*D^4*P/L。
  微型气体泵组成真空系统的管路各式各样,各元件之间有的是串联,有的属于并联。如果是n个管道元件串联,C1、C2、...、Cn分别是元件的流导,则它们串联之后的整段管路的流导为C=1/[(1/C1)+(1/C2)+...+(1/Cn)]。
  如果有n条管路并联组成一段管路,则并联之后整段管路的流导为C=C1+C2+...+Cn。
  在设计微型气体泵真空采样系统时,要计算管路元件以及管路的流导。为了保证抽气速率,客户使用时应尽量缩短抽气管道长度,增大管道口径,减少弯头、阀门等阻力元件。
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