蒸发结晶真空泵设计

2024-12-30 14:06 宁夏

在废水零排放领域，普遍采用蒸发结晶工艺作为工艺流程末端环节，来提取废水中的盐分。在蒸发结晶中真空泵的作用是使废水的沸点降低，形成闪蒸而析出晶体，真空泵的设计关乎到整个蒸发结晶装置的处理能力。本文分享蒸发结晶真空泵的选型原则和简捷设计计算方法，供水处理人士参考。

一、真空泵选型

常用的真空泵分为机械真空泵和喷射式真空泵两种。机械真空泵又分为W型往复式和SZ型水环式，喷射式真空泵又分为水喷射泵、水-汽串联喷射泵、蒸汽喷射泵。

在选型过程中，我们需要根据所要达到的真空度来选择。水喷射真空泵分为高位水喷射泵和低位水喷射泵，高位泵比低位泵可以实现更高的真空度；水-汽串联喷射泵可以实现的真空度比水喷射泵高2.60~4.60 kPa；蒸汽喷射泵可以实现的真空度更高，可达0.65~1.30 kPa，但蒸汽消耗量较大。

二、真空泵设计

真空泵设计的主要参数为吸气量和吸入气体体积流量。吸气量G（kg/h）包括真空系统渗入的空气量G1、蒸发过程中产生不凝气的量G2、直接冷凝时冷却水中溶解空气的量G3、由于冷凝效果影响而未被冷凝的蒸汽量G4，如下式所示。

真空系统渗入的空气量G1可由下图确定，根据真空度和蒸发器容积查出最大空气渗漏量Gmax，取G1=2Gmax。

蒸发过程中产生不凝气的量G2主要是蒸发结晶系统的进水中溶解的空气量，其与蒸发结晶系统进水水温有关系，可按下图确定，根据进水温度查出每立方米水中含有的不凝汽的量，再乘以进水量。（此处所说进水量不是只末效蒸发器进水量，而是整个蒸发结晶系统进水量）

直接冷凝时冷却水中溶解空气的量G3与冷却水温度有关，可按下图确定，根据进冷却水进水水温度查出每立方米冷却水中含有的不凝汽的量，再乘以冷却水水量。（如果采用间接式表面冷凝器，则G3=0）

由于冷凝效果影响而未被冷凝的蒸汽量G4，冷凝效果差，则G4的值就大，根据实际设计经验，可取进入冷凝器总的蒸汽量的0.2%~1.0%。

根据G1、G2、G3、G4得到真空泵的吸气量G以后，由于G的单位为kg/h，需要转化为体积流量，可按下式计算。

式中：V为真空泵吸入气体体积流量，m³/h；G为真空泵吸入气体质量流量，m³/h；t为真空泵吸入气体的温度，℃，其与冷却水进水水温t1和出水水温t2有关，当采用干式混合冷凝器时：t=0.9t1+0.1t2+4；当采用湿式混合冷凝器时：t=t2。P为冷凝器中的总压强，MPa；Ps为饱和蒸汽压，MPa。

最后，所选真空泵的吸气量应略大于V。

总结

真空泵可以提高蒸发结晶装置的总有效温差，是蒸发结晶中的核心设备，由于其并不像换热器、强制循环泵、蒸汽压缩机那样尺寸较大，往往被水处理人员忽视，合理设计真空泵是保证蒸发结晶装置处理能力和节能降耗的基础，真空系统除真空泵以外还包括冷凝器、冷却水，这些方面的设计方法，我们将在未来继续为大家分享。

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