為什么水環(huán)真空泵的極限壓力只在2kPa左右?

?新聞動態(tài) ????|???? ?2018-08-11 08:33

  水環(huán)真空泵的極限壓力受限于它的工作液,最常見的也就是——水。而為什么是受限于工作液,其原因在于它們的飽和蒸氣壓。

  我們知道,液體是會蒸發(fā)的,即液體表面分子不斷脫離液體,逸入液體外空間。溫度越高、壓力越低,蒸發(fā)現(xiàn)象就越劇烈。而液體蒸發(fā)后的氣體會對液體表面產(chǎn)生壓強,那就是該液體的蒸氣壓。在封閉條件及一定溫度下,當(dāng)液體的蒸發(fā)與凝結(jié)處于一種動態(tài)平衡時,那時液體所處的蒸氣壓即是它的飽和蒸氣壓。同時液體蒸發(fā)對應(yīng)的逆過程就是凝結(jié)。

  當(dāng)液體表面壓強小于飽和蒸氣壓的時候,該液體處于非飽和狀態(tài),此時蒸發(fā)量大于凝結(jié)量,液體不斷蒸發(fā);而當(dāng)該液體表面壓強大于飽和蒸氣壓的時候,該液體蒸氣就處于過飽和狀態(tài)而被壓縮,此時就出現(xiàn)大量凝結(jié),且遠(yuǎn)大于蒸發(fā)量。

水的三相圖

  透過水的三相圖,我們可以看到其在不同壓力與溫度下的狀態(tài)變化

  這樣的物理特性下,在真空中存在液體壓力,會因為低于該液體飽和蒸氣壓的低壓,而產(chǎn)生大量的蒸發(fā)現(xiàn)象,成為真空中的氣源。而水環(huán)真空泵工作過程中,需要用到水作為工作介質(zhì)。而水在20℃的時候,其飽和蒸氣壓約在2338Pa,30℃的時候約為4245Pa。也就是說,當(dāng)水環(huán)真空泵在20℃的時候,其工作壓力一旦抽至接近2338Pa,工作液就會開始出現(xiàn)大量蒸發(fā),形成氣源。而水環(huán)真空泵的工作離不開工作液,在其蒸發(fā)的過程中又有新的工作液不斷補充,就這樣形成一個平衡,使其工作壓力無法進(jìn)一步提升。這也是為什么水環(huán)真空泵在工作液溫度上升后,抽氣效率大幅下降的原因:溫度越高,飽和蒸氣壓越高,其工作極限壓力就越高(真空度越低)。