Mức độ chân không và các loại máy bơm

Hệ thống chân không rất cần thiết trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau và chúng có thể được phân loại dựa trên mức áp suất mà chúng đạt được. Hai loại máy bơm chân không chính được sử dụng trong các hệ thống này là máy bơm cơ khí và máy phun hơi nước. Mỗi loại đều có đặc điểm hoạt động, ưu điểm và hạn chế riêng.

Chế độ áp suất chân không

Ngành công nghiệp chân không phân loại mức áp suất thành nhiều chế độ:

• Chân không thô: 760 – 1 Torr
• Chân không thô: 1 Torr – 10−310−3 Torr
• Chân không cao: 10−410−4 – 10−810−8 Torr
• Chân không cực cao: 10−910−9 – 10−1210−12 Torr

Đạt được áp lực dưới đây 10−410−4 Torr thường yêu cầu nhiều máy bơm do giảm áp suất đáng kể liên quan1.

Máy bơm cơ khí

Bơm chân không cơ học được phân loại thành hai loại chính: dịch chuyển tích cực và dịch chuyển không dương (động).

Đặc trưng:

• Máy bơm dịch chuyển tích cực: Những máy bơm này hoạt động bằng cách giữ một thể tích khí và sau đó giảm thể tích đó để tạo ra chân không. Chúng có hiệu quả trong việc đạt được mức chân không thấp hơn nhưng có thể chậm hơn trong việc bơm khối lượng lớn.
• Máy bơm động: Chúng dựa vào các phần tử quay tốc độ cao để truyền động lượng cho các phân tử khí, di chuyển chúng ra khỏi hệ thống một cách hiệu quả. Chúng thường cung cấp tốc độ bơm cao hơn nhưng có thể không đạt được chân không thấp như máy bơm dịch chuyển dương.

Hiệu năng:

Máy bơm cơ học thường được lựa chọn dựa trên khả năng duy trì tốc độ bơm nhất quán ở các mức chân không khác nhau. Các đường cong hiệu suất của các máy bơm này cho thấy tốc độ dòng chảy của chúng giảm như thế nào khi mức chân không tăng lên, cuối cùng đạt đến lưu lượng bằng không ở mức chân không cuối cùng34.

Máy phun hơi nước

Máy phun hơi hoạt động bằng cách sử dụng hơi nước áp suất cao để tạo ra chân không mà không có các bộ phận chuyển động, làm cho chúng đơn giản hơn về mặt cơ học so với máy bơm cơ khí.

Đặc trưng:

• Không có bộ phận chuyển động: Thiết kế này loại bỏ các vấn đề liên quan đến bôi trơn và mài mòn, làm cho các đầu phun tia hơi đáng tin cậy để sử dụng lâu dài.
• Hiệu quả cao ở áp suất cụ thể: Chúng đặc biệt hiệu quả để thoát khí nhanh chóng ở áp suất lên đến 10−310−3 Torr. Tuy nhiên, hiệu quả của chúng giảm đáng kể ở tỷ lệ nén cao hơn (trên 10: 1) và áp suất thấp hơn26.

Hoạt động:

Máy phun hơi nước hoạt động bằng cách sử dụng tia hơi tốc độ cao đưa không khí hoặc các khí khác vào buồng trộn, nơi chúng được nén trước khi được xả ra. Hệ thống nhiều tầng có thể được sử dụng để đạt được áp suất thấp hơn, thường yêu cầu thêm bình ngưng để nâng cao hiệu quả và giảm tiêu thụ hơi nước246.

So sánh máy bơm cơ khí và máy phun hơi nước

Kết luận

Cả máy bơm cơ khí và máy phun hơi đều có những ưu điểm riêng biệt tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng. Máy bơm cơ khí mang lại tính linh hoạt và có thể đạt được chân không thấp hơn, trong khi máy phun tia hơi cung cấp thiết kế đơn giản hơn với ít nhu cầu bảo trì hơn nhưng hiệu quả nhất ở các phạm vi áp suất cụ thể. Hiểu được các đặc điểm hoạt động và hạn chế của từng loại là rất quan trọng để lựa chọn hệ thống chân không thích hợp cho các quy trình công nghiệp.