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1、1999年8月Vacuum2VacuumTechnologyandMaterial37真空脱气原理和技术王壮(沈阳真空技术研究所)PrincipleandTechniqueofVacuumGas-SeperationWangZhuang(ShenyangVacuumTechnologyInstitute)AbstractOntheresearchofvacuumgas2seperation,theeffectivemethodandwaysofvacuumgas2seperationareintroduced
2、,inordertoimproveandenhancetheresultofvacuumgas2separationdericesomeprinciplesaregivenheve.摘要本文在探讨真空脱气原理基础上,提出有效真空脱气方式和措施,为改进和提高真空脱气装置的效果提供一些依据。关键词:一、概述真空脱气广泛应用于各个工业领域,目前最常用为电工制造业。随着我国国民经济的发展,对电力的要求也日益增加。从1988年起,我国连续新增发电机容量1200万kW,但电力尚缺口20%。电力部提出1998～2000年,
3、年均增发电机组2000万kW。据此推算,变压器总需要量将由1993年1.34亿KVA增至2.2亿KVA。对于城网用变压器,要采用环氧树脂真空[1]浇注干式变压器和SF6气体绝缘变压器。在电压和电流互感器制造中也都采用环氧树脂真空浇注方式来完成。对于开关行业采用的盆式绝缘子、各种绝缘支持台、操作棒、灭弧筒、绝缘法兰和密封端子板等关键零部件也都要在真空环境下使物料充分脱气才能保证产品高可靠性要求。在电缆行业所用的电缆套管以及点焊机线圈等环氧树脂绝缘件同样要求在混料过程中物料必须充分抽除气体,以保证良好的电绝缘性。
4、在化维行业中人造纤维的生产过程中,为保证人造纤维在生产的最后阶段即成丝阶段不易产生断裂而影响产品质量,一般要在真空脱气装置内对人造纤维的初始材料即粘胶进行充分脱除气泡。在变送器制造中,为了能使所充液体体积不随环境温度变化而减小时漂和温漂,因而需要在高真空状态下净化工作液体。锅炉及供热系统工作时,由于水中含有氧气,将对锅炉、换热器、管路及阀门产生腐蚀作用,为了提高锅炉等部件的寿命,在锅炉加热系统也广泛应用真空除氧技术。本文针对各个行业普遍采用的真空脱气技术进行初步探讨,为改进和提高脱气效果提供一些理论依据。收稿
5、日期1999204208邮编110042第4期真空38真空第4期二、真空脱气原理11固体物在水中受力情况若物体比重¬=1,物体就可能在液体中浮游。如果物体比重¬>1,则物体要下沉直至容器的底部。而当物体比重¬<1,物体就浮在水的表面,此种情形下,物体称为具有浮性,即能有吃水线。在浮体上作用着两种力:位于物体重心的重力G及阿基米德力(浮力)F,它等于物体所排开的体积的水的重量,其作用线系通过所排开体积的重心,且作用方向自下而上。以上三种情形如图1所示。事实上物体在沉降过程中,除了重力和浮图1固体物在水中受力情况
6、力的作用外还有阻力。阻力包括两个部分:一是Fig1.Receptiveeffortofthesolidobjectinthewater摩擦阻力,二是压差阻力。摩擦阻力T是由摩擦切应力(单位面积上摩擦力)和面积乘积在运动方向的投影构成的。摩擦切应力的大小则取决于液体的动力粘度G和这个地点的速度梯度,即duS=±G(1)dn这里u为相对速度,n为与速度相垂直的法线方向。因为n的方向可作不同选取,这样dudn就可正可负。为得S为正值,所以公式前加“±”号,S的方向则永远是阻止物体运动的。对周围的流体而言,则总是企图
7、带动周围的流体朝前运动(如图2)。对于一个球体而言,因为球面上图2固体物在沉降过程中所受的摩擦阻力图3固体物在沉降过程中所受的压差阻力Fig2.ResistanceforceoffrictionofthesolidobjectFig3.Receptiveforceofpressurediffevenceofsoeidobjectduringdroppingdownprocessduringdroppingdownprocess的速度其大小和方向处处都是不同的。所以只要用微元面积并且把它们都投影与运动相反方向(
8、图2中Y方向)后再积分求得总的摩擦阻力T,即另一部分阻力是压差阻力,当固体物在液体中以U的速度运动时,它的受力情况与固体不动,液体以大小相等方向相反的速度绕过固体物的情况是一样的。如图3所示,这时由于液体粘性阻滞作用,在球体的后半部要出现旋涡区。旋涡区内压力较低,而且粘性越大,旋涡区的第4期王壮:真空脱气原理和技术39范围也就越大,而前半部由于对流动的阻滞作用(速度由U变为零)压力较大,这样就形成一
