在有(yǒu)关真空泵的叙述中(zhōng)可(kě)以看出，真空泵的性能(néng)改善措施有(yǒu)多(duō)种，本文(wén)仅列举了应用(yòng)过程中(zhōng)的几种较為(wèi)典型的方法。

关于设计方面有(yǒu)关改善和提高真空泵性能(néng)的方法，如关于泵體(tǐ)与叶轮端面的间隙对真空泵性能(néng)的影响，转速的变化对真空泵性能(néng)的改变等等。

在应用(yòng)中(zhōng)的具(jù)體(tǐ)情况可(kě)以加以區(qū)别利用(yòng)，这对提高真空泵的性能(néng)，提高真空泵运行的平稳性和可(kě)靠性会起到一个积极的作(zuò)用(yòng)。

图1為(wèi)真空泵的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)图，具(jù)體(tǐ)工(gōng)作(zuò)流程会在下面内容中(zhōng)详细介绍：

  图1

真空泵一般是用(yòng)来抽真空的，但是并不是所有(yǒu)的场合均要求真空度越低越好，而有(yǒu)的场合是要求控制在某一需要的真空度范围内。

真空泵的泵腔内压力过低，泵腔内会发生严重的汽蚀，造成泵的振动、噪声过大而影响使用(yòng)的时候，可(kě)以在泵的吸气區(qū)域增加一个真空调节阀。

在上述情况发生时，可(kě)以适当打开调节阀以缓和振动和噪声的影响，或者是降低真空度，达到需要的真空度要求。这是為(wèi)了更加合理(lǐ)地应用(yòng)真空泵的一种方法。

任何液體(tǐ)在任何温度下均存在一个汽化压力， 水环式真空泵的极限真空度和真空泵液环流液體(tǐ)饱和蒸汽压有(yǒu)关，饱和蒸汽压高的介质(zhì)，真空泵的极限真空度越低，反之，极限真空度越高。

从图1我们可(kě)以看出，真空泵在1-5的吸气过程中(zhōng)，该腔體(tǐ)内形成了真空状态，由道尔顿定律可(kě)知，液环在叶轮的搅拌下，我们认為(wèi)空腔1-5内充满了液环流的饱和蒸汽压和吸入气體(tǐ)的压力的和。

当吸入气體(tǐ)量為(wèi)零时，真空泵的吸入压力最低，真空度最高，这时1-5腔内的压力即為(wèi)液环的饱和蒸汽压。

所以真空泵进口的最低绝对压力一定是作(zuò)為(wèi)液环介质(zhì)在该温度下的饱和蒸汽压力值。

图2  大气喷射器作(zuò)用(yòng)原理(lǐ)

如果在液环介质(zhì)不变的情况下，我们可(kě)以通过在真空泵进口处安(ān)装(zhuāng)大气喷射装(zhuāng)置提高液环泵的真空度，如图2。

当真空泵刚开始抽吸被抽气體(tǐ)时，这时被抽气體(tǐ)的真空度较低，我们打开图2中(zhōng)的阀门1，关闭阀门2。

当被抽气體(tǐ)的压力变低后，降到60~30mmHg的压力时，打开阀门2，关闭阀门1。

这时因為(wèi)被抽气體(tǐ)的系统压力较低，较大的压差使外界的大气或者来自气液分(fēn)离器的气體(tǐ)从阀门2进入大气喷射器，气體(tǐ)会快速的通过大气喷射器的喷嘴，在喷嘴内气流速度进一步加快，喷嘴后压力迅速降低，以至形成喷嘴后的高真空。

由于喷嘴后的低压腔和被抽气體(tǐ)相通，这样被抽气體(tǐ)会进一步被泵抽走，被抽气體(tǐ)的空腔内会形成更高的真空度，而真空泵的抽气量会增加，真空泵内的真空度反而会降低，这样还会有(yǒu)效改善泵腔内低压造成的汽蚀、振动和噪音等问题。

图3是加大气喷射器后被抽系统的真空度变化图，由图可(kě)以看出，增加大气喷射器后，被抽系统的真空度会变得很(hěn)高，但是泵的功率基本没有(yǒu)变化，说明大气喷射器作(zuò)用(yòng)进提高被抽系统极限真空度，泵的轴功率不变。

图3 大气喷射器对真空泵性能(néng)的改变

需要说明的是，大气喷射器的作(zuò)用(yòng)不仅是提高了被抽系统的真空度，当泵在非常低的压力下工(gōng)作(zuò)时，泵腔内会产(chǎn)生汽蚀现象，会使泵的振动和噪音增加。

利用(yòng)大气喷射器不仅可(kě)以使真空泵不需要在很(hěn)低的压力下工(gōng)作(zuò)，而且对提高真空泵运行的平稳性也是非常重要的。

我们以水作(zuò)為(wèi)液环泵的工(gōng)作(zuò)液时，当水温上升到30℃，在真空度8kPa(abs)附近时泵腔内就会发生汽蚀。

如果在泵的吸气口串联上大气喷射器就会使泵在1.3~2 kPa(abs)内稳定运行，此时真空泵腔内的运行压力為(wèi)13 kPa(abs) 左右，不发生汽蚀。

大气喷射器靠大气或者真空泵排出的气體(tǐ)驱动，而不需要任何动力。

补给工(gōng)作(zuò)液必须是连续不断的进行。但是以何种方式进行补给工(gōng)作(zuò)液，补给工(gōng)作(zuò)液的流量、压力是如何确定的，才能(néng)提高真空泵的性能(néng)。

知道液體(tǐ)的汽化压力和液體(tǐ)的温度有(yǒu)很(hěn)大的关系，温度高，汽化压力高，导致泵的真空度低，所以降低工(gōng)作(zuò)液的温度是有(yǒu)利于提高泵的真空度的。

对于较高温度的工(gōng)作(zuò)液，我们需要通过换热降低工(gōng)作(zuò)液温度的方法来提高真空泵的真空度。

如图4，我们以水為(wèi)例，水在20℃饱和蒸汽压為(wèi)0.0233bar，水在50℃饱和蒸汽压為(wèi)0.1234bar，饱和蒸汽压提高了5倍多(duō)。

图4 用(yòng)换热器降低工(gōng)作(zuò)液温度

1.真空泵 2. 气水分(fēn)离器 3.冷却器

液环的温度对泵的气量影响很(hěn)大，真空度越高时这种影响也越明显，水温升高，气量下降，定量的变化可(kě)以用(yòng)下列公(gōng)式进行计算：

Qt=Q15*(P1-Pt)/(P1-P15) （1）

其中(zhōng)：

Qt—水温為(wèi)t℃时的气量（m3/min）

Q15--水温為(wèi)15℃时的气量（m3/min）

P1—水环泵吸入压力（mmHg）

Pt—水温為(wèi)t℃时的饱和蒸汽压（mmHg）

P15--水温為(wèi)15℃时的饱和蒸汽压（mmHg）

由此可(kě)见，水环泵的液环温度对真空泵的真空度、气量均有(yǒu)影响，所以降低水环泵的液环温度是非常必要的。

水和油的汽化压力，在相同的温度下，差别较大。我们分(fēn)别用(yòng)水和油作(zuò)為(wèi)水环泵的液环，泵的口径分(fēn)别為(wèi)50、80mm。

从图5可(kě)以看出，在300mmHg的压力以上的点水作(zuò)為(wèi)真空泵的液环和油作(zuò)為(wèi)真空泵的液环基本上具(jù)有(yǒu)相同的抽气量，但是在低于300mmHg以下的压力点，我们看到油环的吸入气量要大于水环，并且压力越低越明显。

并且水环的极限真空压力是20mmHg，而油环的极限真空压力為(wèi)4mmHg左右，相差较大。

从上图可(kě)以很(hěn)明显看出，液环的饱和蒸汽压对提高液环泵极限真空度关系密切。

图5 真空泵气量与压力关系性能(néng)曲線(xiàn)

看图1，在真空泵腔内，①~⑤為(wèi)泵體(tǐ)内的低压腔區(qū)域，而⑦~11為(wèi)高压腔區(qū)域，假如补液口位置在低压區(qū)，那么外界的供液可(kě)以通过泵本身的自吸方式实现补液，对补液压力要求较低。

如果在高压腔补液，那么补液压力须大于泵腔内的压力才能(néng)进行泵腔内的补液，否则工(gōng)作(zuò)液得不到及时补充，就会造成气體(tǐ)从压缩腔回流到吸入腔，影响真空泵的性能(néng)。

经过多(duō)次验证发现，利用(yòng)泵自吸的方式进行补液，对泵的性能(néng)有(yǒu)降低作(zuò)用(yòng)，因為(wèi)泵在吸入腔处进行补给液或从叶轮端面进行补液，工(gōng)作(zuò)液已经开始工(gōng)作(zuò)了一段时间(从工(gōng)作(zuò)液压缩气體(tǐ)完成时為(wèi)起点)，也就是能(néng)量有(yǒu)了一定的损失，再加上这时补液会对液环产(chǎn)生冲击损失，也减少了工(gōng)作(zuò)液对气體(tǐ)的有(yǒu)效做功，消耗了一部分(fēn)能(néng)量。

如果把补液放在图1的11气室位置，补给液获得了充分(fēn)的能(néng)量，并在几乎没有(yǒu)能(néng)量损失的情况下参与下一轮的吸、排气过程，所以在高压腔 位置补液对提高真空泵性能(néng)是有(yǒu)好处的。

但是并不是补液的压力越高越好，经过验证压力一般在1~1.5bar的压力是较合理(lǐ)的，否则压力太高，补充的液體(tǐ)过多(duō)，使得液體(tǐ)占据了抽吸气體(tǐ)的空间，真空泵的抽气量和排气压力都会降低。

同时泵输送的液體(tǐ)量增加，所以轴功率会增大，泵效率降低，同时有(yǒu)振动和噪声产(chǎn)生，并周期性地从泵的排气口排出大量的水。

工(gōng)作(zuò)液的补给量在什么情况下最為(wèi)合理(lǐ)，让真空泵处于一种最佳的运行状态，可(kě)以通过计算的方式来确定补给液的量。

有(yǒu)人常常认為(wèi)，只有(yǒu)动力损失部分(fēn)才转换為(wèi)热，对干输送气體(tǐ)的泵则不然，它是把轴功率全部转化為(wèi)热。

通过计算，可(kě)以很(hěn)清楚地对真空进行补液，这种合理(lǐ)的补液，可(kě)以充分(fēn)发挥液环的作(zuò)用(yòng)，把真空泵压缩气體(tǐ)产(chǎn)生的热及时排出泵腔外，保证真空泵液环的温度不会大幅升高，对液环泵的叶轮和泵體(tǐ)间的间隙进行有(yǒu)效的密封，提高真空泵的容积效率，及时补充随气體(tǐ)排出泵腔外的工(gōng)作(zuò)液，润滑轴封等作(zuò)用(yòng)，同时提高真空泵的运行可(kě)靠性、平稳性和效率。

液环泵的突出优点就是可(kě)以输送有(yǒu)毒、有(yǒu)害、易燃和易爆的气體(tǐ)，不会对环境和人造成伤害。

另一突出优点是液环泵的压缩过程可(kě)以认為(wèi)是等温压缩的，这样对干易燃、易爆气體(tǐ)的压缩不会发生燃烧和爆炸的危险。

但是如果抽送的气體(tǐ)溶解于液环中(zhōng)，那么液环泵的抽气量会发生变化，越容易溶解在液环中(zhōng)的气體(tǐ)，气體(tǐ)體(tǐ)积变化越大，抽送的气體(tǐ)量越少，所以针对这种情况，為(wèi)了尽可(kě)能(néng)回收溶干液环中(zhōng)的气體(tǐ)，气液分(fēn)离器可(kě)设置為(wèi)如图6所示的结构。

从图中(zhōng)可(kě)以看出，从真空泵排出的气體(tǐ)首先进入一级气水分(fēn)离器，并且被排出的气體(tǐ)从这个分(fēn)离器中(zhōng)排出，饱含溶解气體(tǐ)的工(gōng)作(zuò)液被输送到下一级低压气水分(fēn)离器。

由于压力的降低，溶解在液體(tǐ)中(zhōng)的气體(tǐ)被释放出来，被释放的气體(tǐ)输送到泵的进口，参与循环。

由于工(gōng)作(zuò)液的循环使用(yòng)，从下一级分(fēn)离器分(fēn)离出来的液體(tǐ)压力变得很(hěn)低，需要用(yòng)泵增压再对真空泵进行补液。

图6 对溶解性气體(tǐ)的特殊分(fēn)离

1.真空泵 2.气水分(fēn)离器 3.低压气水分(fēn)离器 4.泵 5.冷却器