卷烟厂真空系统设计概述
真空系统设计报告范文
真空系统设计报告范文1. 引言真空系统是一种能够将系统内的气体压力降至低于大气压的环境的设备，广泛应用于科学研究、工业生产以及医疗设备等领域。
本报告旨在设计一个真空系统，使其能够满足特定应用的需求，并确保系统的稳定性和可靠性。
2. 设计目标本设计的真空系统需要满足以下目标：1. 最低抽气压力达到10^-3 mbar。
2. 快速达到所需真空度的时间小于5分钟。
3. 系统泄漏率小于10^-6 mbar L/s。
4. 系统噪音低于50 dB。
3. 系统设计真空系统的设计包括以下几个方面：抽气方法、真空舱设计、泵的选择和配管系统设计。
3.1 抽气方法根据设计目标，我们选择了离心泵和分子泵的组合作为抽气方法。
离心泵作为主抽泵负责快速降低系统内的压力，而分子泵作为高真空泵负责达到所需真空度。
这种组合将满足系统的快速抽气和高真空度的需求。
3.2 真空舱设计真空舱是真空系统中的核心部分，需要选择合适的材料和尺寸来确保系统的稳定性和密封性。
我们选择了不锈钢作为真空舱材料，以其良好的耐腐蚀性和强度。
真空舱的尺寸应根据使用需求来确定，应留有足够的空间以容纳待处理物体。
同时，真空舱内应设计密封机构，包括密封门、观察窗等，以确保整个系统的密封性。
3.3 泵的选择根据真空系统的设计目标，我们选择了以下两种泵进行组合使用：1. 离心泵：采用离心泵可以快速降低系统内的压力。
选取流量大、抽气速度快的离心泵，以确保快速抽气的能力。
2. 分子泵：分子泵的特点是能够达到高真空度，选取能够提供所需真空度的分子泵，并确保其性能稳定和可靠。
3.4 配管系统设计配管系统的设计对整个真空系统的运行至关重要。
主要考虑以下几点：1. 管道材料：选择具有良好阻气性和密封性的不锈钢管材，以减少泄漏。
2. 管道尺寸：根据抽气和泵的要求，选择合适的管道尺寸以保证流通和抽气效率。
3. 管道布局：合理布置管道，减少管道的弯曲和回流，以确保气体流动的顺畅和抽气效果。
《真空系统设计》课件
根据用途，真空容器可分为高真 空容器、中真空容器和低真空容 器。
高真空容器通常用于科学实验和 高端制造领域，要求容器具有极 佳的密封性和耐压性能。
真空管道
真空管道是连接真空泵和真空容器的通道，它的作用是保证气体的顺畅流动。
根据材料，真空管道可分为金属管道和非金属管道。金属管道通常采用不锈钢、铜等材料制 成，具有较好的耐压性能和气密性。非金属管道则采用玻璃、塑料等材料制成，通常用于较 低的真空度和临时使用。
02
初步设计评审
03
初步设计优化
邀请专家对初步设计方案进行评 审，确保设计的可行性和合理性 。
根据评审意见，对初步设计方案 进行优化和改进，提高设计的可 靠性和经济性。
真空系统的性能测试与优化
性能测试
按照测试标准和方法，对真空系 统进行性能测试，包括工作压力 、工作温度、抽气速率等参数的
测试。
性能分析
需求调研
了解用户对真空系统的具体需求，包括工作压力 、工作温度、抽气速率等参数要求。
需求分析
根据调研结果，对用户需求进行分类和优先级排 序，明确设计目标。
需求评审
邀请专家对需求分析结果进行评审，确保需求分 析的准确性和完整性。
真空系统的初步设计
01
方案制定
根据需求分析结果，制定初步设 计方案，包括系统组成、工作原 理、关键技术等。
2
是指系统内部各部分压力
保持一致，以维持系统的
稳定运行。
压力平衡的调节
3 通过控制入口和出口压力
，以及使用真空泵和其他 辅助设备，可以调节系统 的压力平衡。
真空系统的热平衡
总结词
热平衡是真空系统设计的关键， 它决定了系统的能耗和运行效率 。
《真空系统设计》课件
真空系统的性 能直接影响到 产品的质量和
生产效率
真空系统的应用领域
医疗设备：用于医疗设备制 造和维护过程中的真空处理
航空航天：用于航天器制造 和维护过程中的真空处理
半导体制造：用于芯片制造 过程中的真空处理
食品加工：用于食品包装和 保鲜过程中的真空处理
科学研究：用于实验室和科 研机构中的真空实验和研究
案例分析：某电子公司真空系统设计，包括系统设计、设备选型、安装调试等过程
案例二：化工行业真空系统设计
化工行业真空 系统设计需求： 满足化工生产 过程中的真空
需求
设计要点：考 虑化工生产过 程中的腐蚀、 高温、高压等
特殊环境
设计难点：如 何保证真空系 统的稳定性和
可靠性
设计解决方案： 采用耐腐蚀、 耐高温、耐高 压的材料和设 备，以及合理 的系统布局和
确定系统需求：了解客 户需求，确定系统功能、
性能、成本等要求
设计系统方案：根据系 统需求，设计系统方案， 包括系统结构、组件选
择、材料选择等
计算系统参数：根据系 统方案，计算系统参数， 如压力、流量、温度等
设计系统图纸：根图等
制作系统组件：根据系 统图纸，制作系统组件， 如真空泵、阀门、管道
真空系统设计
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单击输入目录标题 真空系统概述 真空系统的设计原则 真空系统的关键部件 真空系统的性能测试与优化 真空系统设计案例分析
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真空系统概述
真空系统的定义
真空系统是一 种用于产生、 维持和测量真
空的设备
真空系统主要 由真空泵、真 空计、真空阀
等部件组成
真空系统的应 用广泛，包括 电子、半导体、 航空航天等领
真空系统的性能测试
真空系统介绍PPT课件
综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来 实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容 式真空泵。
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2.3水环泵的优缺点
水环泵与其他机械泵相比有如下优点： 结构简单，制造精度要求不高，容易加工。 结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，
无须减速装置。故用小的结构尺寸，可以获得大的 排气量，占地面积也小。
个月牙形空间，而这一空间
又被叶轮分成和叶片数目相
等的若干个小腔。
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水环泵的工作原理
如果以叶轮的下部0°为起 点，那么叶轮在旋转前 180°时小腔的容积由小变 大，且与端面上的吸气口 相通，此时气体被吸入， 当吸气终了时小腔则与吸 气口隔绝；当叶轮继续旋 转时，小腔由大变小，使 气体被压缩；当小腔与排 气口相通时，气体便被排 出泵外。
干燥冷却减少真空泵损耗通过plc控制当真空泵将罐抽到极限真空时候就可以停下真空泵等真空度不够时再次启动降低能耗真空缓冲灌四管道阀门及其工法介绍pv管路使用材質200a以上為鍍鋅管以下為pvcsch80pvcpolyvinvlchloride聚氯乙烯是统称包括
PV系统基本知识
一、PV系统简介 二、真空泵浦 三、真空灌 四、管道阀门及其工法介绍 五、注意事项及常见缺失
3
压强关系图
点相对压强
点绝对压强值
一个大气压
点真空度 点绝对压强值
绝对真空
4
4、真空常用单位：
Torr mmHg InHg 换算关系：
1atm=760mmHg=760torr=29.92inHg
5
奇信电子真空系统架构
排气
真空机
排气
储气罐 5m³
2楼用气点
3楼用气点
真空机
6
二、真空泵浦（Vacuum Pump）
真空系统特点和原理
真空系统特点和原理什么是真空系统？真空系统指的是在一个封闭的设备中，通过吸气装置将其中的气体抽出，使得设备内部压力低于大气压的一种工艺。
真空技术在许多领域中起着重要的作用，比如电子学、化学、材料科学等。
在电子学领域中，真空技术可用于制备集成电路、真空管、显示器等器件，同时还可用于飞行器、地下管道等设备的维护和测试。
特点1. 稳定性真空系统可以在非常稳定的环境下工作。
由于内部压力较低，因此可以避免许多热扰动和气动扰动。
这意味着在真空环境中，实验和测试结果非常准确。
2. 洁净在真空系统中，几乎没有任何气体和其他成分，因此可以避免许多杂质和污染物对实验和测试结果的干扰，使得实验数据更准确。
另外，在真空环境下，材料受到的氧化和腐蚀也大大降低，可以延长设备寿命。
3. 透明度真空环境对于电子束和光线具有很好的透明度，这使得在真空环境下进行的实验和测试能够获得更清晰和可靠的结果。
4. 可调性真空系统可以根据不同需求进行调整，比如通过控制内部压力，可以在不同的真空下进行实验和测试。
原理真空系统的原理基于“气体流动动力学”和“分子动力学”等理论，主要分为两个步骤：1. 抽气抽气装置通过机械或者电子的方式，可以将设备内包含的气体抽出，形成低压和高真空区域。
在真空板中，可以使用各种设计的吸气装置，如机械泵、扩散泵、离子泵、涡流泵等。
其中，在低真空区域下(几千帕到几十帕)，常使用机械泵，高真空区(1×10(-1)帕到1×10(-5)帕)则使用扩散泵等。
在超高真空区域(1×10^(-5)帕及以下)，则需要使用离子泵和涡流泵等。
2. 测量和控制一旦设备中的气体被抽出，真空系统的下一步是测量和控制设备内的压力。
为了保持内部压力达到所需水平，通常需要在真空系统中加入排气阀和调压阀等器件。
这些器件通过对真空系统的气体流量进行控制来保持内部压力。
结论真空技术在现代科学中起着非常重要的作用。
通过抽取气体并控制压力，真空系统可以提供一个干净，稳定和透明的实验环境，而这些特点不仅使得许多领域的实验更加准确和可靠，也使得许多现代技术得以应用和发展。
真空系统的工艺设计
真空系统的工艺设计
真空系统的工艺设计是一个复杂的过程，涉及到多个学科的知识，包括流体力学、热力学、材料科学、机械工程等。
以下是一些基本的步骤：
1. 确定系统需求：首先，需要明确真空系统的应用目标，例如是用于半导体制造、真空镀膜、粒子加速器等。
这将决定系统的最大工作压力、工作温度、抽气速率等参数。
2. 选择真空泵：根据系统需求，选择合适的真空泵。
常见的真空泵类型有旋片泵、滑阀泵、扩散泵、离子泵等。
每种泵都有其特定的工作压力范围和抽气速率。
3. 设计真空室：真空室的设计需要考虑工作压力、工作温度、材料选择等因素。
一般来说，真空室应该尽可能小，以减少气体负荷。
4. 设计抽气管道：抽气管道的设计需要考虑管道直径、长度、形状等因素，以保证在工作压力下能够达到所需的抽气速率。
5. 安装和调试：在安装和调试过程中，需要检查所有部件的工作情况，确保系统能够在预定的工作条件下稳定运行。
6. 系统优化：在实际运行过程中，可能需要对系统进行优化，例如改变工作参数、更换部件等，以提高系统的性能和可靠性。
总的来说，真空系统的工艺设计需要综合考虑多种因素，需要有丰富的经验和专业知识。
真空系统组成与设计基础
图3 典型真空系统原理图
1真空室充气阀；2真空测量规管；3流量调节阀；4高真空阀；5冷阱；6油扩散泵；7 储气罐；8热偶计规管（测扩散泵前级压力）9前级阀；10真空膜盒继电器；11预抽阀； 12罗茨泵；13、14机械泵 （其中一台可兼维持泵）； 15旁通阀；
图4 典型真空系统原理图
1—真空室 2－放气阀 3－电离真空计 4－热偶真空计 5－高真空阀6－冷阱 7－ 扩散泵 8－前级真空阀 9－电磁真空阀 10－机械泵 11－管道阀
主泵为分子泵串联机械泵
由于机械泵有油存在,需要在机械泵入口管道上 设置捕集器冷凝油蒸气。如果分子泵串联分子 筛吸附泵(前级泵),则构成了无油超高真空系统, 该系统比较清洁。
钛泵或溅射离子泵做为主泵,并联或串联分
子筛吸附泵(做为预真空泵)，或用钛泵联接 预真空机械泵，在机械泵的入口管道上加油 蒸气捕集器。
预真空抽气泵 预真空管路
预真空管道阀
前级管路 前级管道阀 软连接管道
1.2 真空系统的组成元件
一个较完善的真空系统由下列元件组成： 1．抽气设备：例如各种真空泵； 2．真空阀门； 3．连接管道； 4 ．真空测量装置：例如真空压力表、 各种规管； 5．其它元件：例如捕集器、除尘器、 真空继电器规头、储气罐等。
差压型真空注型机
真空压力浸渍设备
国内第一台千瓦量级的氦制冷系统
大型真空热实验设备
Vacuum Environment Simulation
模拟舱中的神州飞船
真空度的提高（极高真空10-12Pa）和真空容器大
型化（例如宇航的微重力试验的真空系统真空室 1700m3），今后新的尖端科学技术的发展对此要 有所考虑。
扩散泵串联扩散泵(中间泵),再串联机械泵
烟叶真空回潮用节能型真空系统简介及对比
烟叶真空回潮用真空系统简介及对比1、真空泵分类：2、真空泵的工作范围3、常见真空系统的组成注：在烟叶真空回潮领域，上世纪90年代初期到2013年以前真空系统多以多级串联式蒸汽喷射泵组出现,一般为二级、三级串联结构，特殊应用需要进一步提高工作真空时也有四级或五级串联结构，由于蒸汽喷射泵结构简单无运动构件，运行可靠，经多级串联后真空度高、在4000Pa～13.3Pa真空度下具有其它真空泵无可比拟的大抽气能力，工作压力范围宽且能直接排入大气，深受设备厂家和用户的喜爱，其中巩义市建设机械制造有限公司的三级四段式蒸汽喷射真空系统最为节能高效，被全国用户广泛采用，市场覆盖率达到80%以上。
2013年起，随着国家发改委《关于加大工作力度确保实现2013年节能减排目标任务的通知》的发布，《通知》要求，以节能减排倒逼产业转型和发展方式加快转变，下更大决心，用更大气力，采取更加有力的政策措施，确保2013年全国单位国内生产总值能耗下降3.7%以上，面对新的目标和任务，国家局要求坚持以提高经济增长的质量和效益为中心，认真贯彻落实行业“十二五”节能减排工作纲要和目标，着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展，加强全过程节约管理，大幅降低能源消耗强度，扎实推进节能减排工作深入开展，加上受全国范围的各行业节能减排热潮的影响，烟叶真空回潮抽真空系统也被深度挖潜，逐步出现了部分采用机械式水环泵（液环真空泵）、水喷射泵、螺杆泵、罗茨泵（主要作为多级串联系统的主泵使用，工作到真空回潮的工作真空）等以单泵或组合形式部分或全部替代多级串联式蒸汽喷射系统的系统结构，其主要原理是利用这些泵在粗真空下的大抽气量优势，或者结合蒸汽喷射泵高真空下的高抽气速率，组成不同的抽真空系统，大幅度降低原系统的蒸汽能耗，甚至取消蒸汽喷射完全采用机械式抽空，达到节能降耗的特点，其中巩义市建设机械制造有限公司的节能型汽、机联合真空回潮系统仍然是市场占有率最大的，改造或新装近80台套，使用稳定可靠，用户反映良好。
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卷烟厂真空系统设计概述
摘要：本文对卷烟厂工艺中负压系统的使用要求做了概述性质的描述，并对卷烟厂真空站和真空系统的设计要点进行了介绍。
关键词：卷烟厂；真空站；水环式真空泵
在卷烟厂工艺中，负压的使用环节主要是在卷接包车间，其中负压消耗较大的设备是卷接包机组，除此以外，自动封装箱机、滤棒贮存输送装置和滤棒发射机也有少量的负压需求。
如：新建规模为年产30万箱的海口烟厂卷接包机组的设计负压消耗合计32m3/min；自动装封箱机的负压消耗合计为4m3 /mi；滤棒成型车间内滤棒贮存输送装置和滤棒发射机负压消耗合计1m3/min，卷接包车间负压消耗合计为37m3/min。
烟厂工艺设备对真空度的要求一般为0.03~0.05MPa，考虑到管路的真空度损失和安全余量，真空泵的抽真空度至少要满足0.02MPa的要求。
另外，由于烟厂属于流水线作业，自动化程度高，所以对负压的稳定性要求也比较高。
针对以上特点，烟厂的设计工作需要掌握如下要点：
1.真空站工艺设计【2】
1.1站房位置
由于真空管道属于负压管道，真空度从本质上来讲是管道压力和大气压的比较，相对于压缩空气管道，虽然单位长度的沿程阻力损失较小，但由于大气压本身才只有约0.1M Pa左右，其对压损的承受能力较小，如果损失过大，将不满足工艺对负压的要求。
如：某烟厂的真空站设置在联合工房内贴邻卷接包车间的辅房内，真空站距离最远的卷包机组直线距离为150m，真空站集气总管处的压力为0.02MPa，此工况下实测真空站集气总管至各卷包机组的压力损失为：0.005MPa～0.01M Pa，最大压力损失（0.01MPa）已经达到总真空率（0.02MPa，与大气压相比较，可认为是-0.08MPa）的12.5%，参考此案例，如果真空站位置距离用气点过远，随着管路中空气平均密度的增加，单位长度的沿程阻力也会相应增大，这样压力损失会成倍的增加，必然会影响工艺使用要求。
所以一般把真空站设置在联合工房内靠近卷接包车间的辅房内，尽量缩短供气长度，减少压力损失。
1.2真空设备的选择
烟厂一般选择水环式真空泵来满足其需要，虽然水环真空泵效率不是很高（一般在30%左右），而且由于受到结构和饱和水蒸气压的限制，所提供的真空度也较低（2000~4000Pa），但是由于水环式真空泵具有机构紧凑、无需润滑、泵腔内不存在摩擦，磨损小等特点，尤其是具备吸气均匀，工作平稳可靠的优点，
所以非常适合在烟草工艺当中使用。
1.3其他附属设备
首先应提到的是，真空系统与压缩空气系统不同，在真空泵机组的抽气口必须设置电磁带放气真空阀，电磁阀与机组联动，当机组停车时关闭阀门，并打开放气阀，从而使大气进入泵的腔体内，防止水倒流入管路系统，这是真空系统最重要的安全控制措施。
另外真空泵抽气口前应配备真空缓冲罐和过滤器，过滤器主要是过滤在抽吸过程中从生产线中飞入的烟叶碎渣，缓冲罐除了起稳压的作用以外，同时也能使管道内的杂物停留在罐内，起到保护真空系统的作用。
2.真空管道系统【1】
2.1选材
真空管道有玻璃、金属、橡胶、UPVC管四种类型，烟厂的真空管道属于粗真空，对压力要求不高，但是对安全稳定性要求较高，由于金属管道在粗真空状态下不会出现在高真空状态下的放气，气密性不佳等问题，又有机械强度高，不易损坏的优点，所以在烟厂这种公用管道种类较多，相互交叉关系复杂的场所，一般采用无缝钢管。
2.2配管管径的计算
由于真空管道的流速和流量不恒定，所以其水利计算不同于其他介质的管道，对于通常使用的水力计算公式只能理解为在瞬时状态下才是适用的。
故真空管道的水力计算用流导的概念来进行计算。
但是在实际的设计工作中，一般遵循确保真空管道中各个截面的流速相等的原则，以减少不同流速之间的相互干扰，减少压力损失。
通常真空管道主管管径的确定需根据各真空泵抽气口法兰尺寸的大小来确定，在各支管的真空压力相等的前提下：
Q总=Q1+Q2+ ……
可得，V总•S总=V1•S1+ V2•S2+ ……
即V总•πD总2/4=V1•πD12/4 + V2•πD22/4+ ……
最终可得，D总2= D12 +D22+ ……
其中Q总——总抽气速率（m3/h）
Qn——各真空泵抽气速率（m3/h）
V ——空气流速(m/s)
D ——管径（mm）
抽气支管管径的确定遵循同样原则，在总管管径确定的前提下，依据各用气设备的真空负荷之间的对比来分配支管管径的大小。
2.3其他附件
一般烟厂真空管道干管管径都在DN250以上，相对管径较大，阀门宜选用蝶阀，考虑到对密封性能的特殊要求，需选用专用的真空蝶阀，在分断阀的设置问题上，因为多一处附件就多一处泄露，多一份阻力，所以在满足管理需要的基础上，可要可不要的尽量不设。
由于真空管道放散管末端在放散管的末端应该设置消声器，以满足《工业企业噪声卫生标准》的要求。
3.水循环系统
考虑到节能和环保的要求，宜采用循环冷却系统，节约水的消耗，避免环境污染，节约能源。
循环水系统包括储水箱、水泵、冷却塔等设备，因为真空泵有自吸功能，系统冷却塔后方无需设置加压装置，水箱的容量应该能满足半小时左右的循环水量要求，值得注意的是，水箱进水口的高度应该低于真空泵出水口的高度，保证循环水能够顺畅地自流到水箱。
对于所使用的循环水应首先进行软化处理，如果工作液为普通自来水,由于其中含有钙、镁等碳酸盐类物质，在泵运行升温受热后其溶解度降低，会沉淀形成水垢，长期运行随着水垢的增多，会造成真空泵噪音增加、吸气量下降等结果，影响正常生产使用，可采用电子水处理仪对循环水进行软化。
总之，真空系统作为烟厂重要的工艺管道系统，其设计的科学性和合理性对烟厂的高效、节能、安全运行有着十分重大的意义。
设计过程中除了对上述方面做着重考虑外，还应该在设备平面布置、管道的合理走向安排等方面做详尽的考量。
参考文献：
【1】《动力管道设计手册》编写组，动力管道设计手册，北京：机械工业出
版社，2006.1：267
【2】兰州物理研究所/达道安主编，真空设计手册（第3版），北京：国防工业出版社，2004.7。