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[讨论] 真空系统抽气量的计算

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本帖最后由 huazig 于 2022-2-14 14:26 编辑

各位海友,关于真空系统抽气量的计算,《化工工艺设计手册》给出的公式是:
真空系统抽气量:Q=Q1+Q2+Q3  
Q:总抽出气体量kg/h
Q1:真空系统工作过程中产生的气体量kg/h
Q2:真空系统的放气量kg/h
Q3:真空系统的泄露量kg/h
其中Q3是最明确的,这里不讨论。
Q2真空室和真空元件的放气量,一般在工艺提条件时可忽略,这里也不讨论。
Q1我以前是这么算的:工艺介质在真空系统入口温度压力下理论计算真实存在的气体量(或叫不凝气量);如果无此量,则人为在Q3基础上给了3~5%的工艺气体含量。
但是从网上看到下面依据拉乌尔定律计算挥发性工艺介质的方法:
工艺物料挥发气量W物料=W空气( M物料*P物料) /( M空气*P空气)       真空系统压力P=P物料+P空气   P物料i=P*× Xi
式中,W物料为工艺物料蒸气量,kg /h;
   W空气为空气泄漏量,kg /h;
   M物料为物料蒸气平均分子量;
   M空气为空气的分子量;
   P物料为物料蒸气的分压;
   P空气为空气的分压;
P*为组分的饱和蒸气压;
Xi为组分在液相的mol浓度。
我用文献里的案例按照上述公式计算了一下:
案例一:
     真空压力:9kPa
     真空温度:18℃
     抽真空容积:35m3
     工艺介质:醋酸、氯乙酸、水(液相mol组成:醋酸83.5%、氯乙酸3.23%、水13.27%)
     理论计算无工艺不凝气,故总抽气量=挥发性气体量+漏气量=18.2+6.14=24.32kg/h
案例二:
     真空压力:9kPa
     真空温度:18℃
     抽真空容积:35m3
     工艺介质:在案例一的基础上增加了少量不凝气,醋酸、氯乙酸、水、CH4、H2(液相mol组成:醋酸83.5%、氯乙酸3.23%、水13.25%、CH4=0.01%、H2=0.01%)
     理论计算有少量工艺不凝气:CH4、H2、水、醋酸,不凝气的量跟工艺流体总流量有关,可能远小于案例一中的6.14kg/h,那么案例二总的工艺气体量还需要叠加案例一方法中计算得到的6.14kg/h吗?这个让我很困惑,请海友指教!

 

发表于 2022-2-14 11:34:28

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gchanghuiVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP北京市
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谢谢分享

 

发表于 2022-2-14 14:10:35

 

 

 

Peterpaul彼得保罗
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symcVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP浙江省
头衔:  TA暂未设置 
你的计算过于孤立的看待抽真空的过程……
需要结合工艺衡算才行……
除此之外,Q3才是最不明确的……其余的反而是最容易明确的。
在你说Q3是明确的时候,我就知道你是在做数学题,而不是在进行工艺设计核算……
按照你说的数学题,我想,既然是在案例一的基础上增加了介质的量,那自然是叠加……

 

发表于 2022-2-15 12:25:43

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那您能说说Q1、Q2、Q3具体怎么计算吗?虚心请教  详情 回复 发表于 2022-2-15 17:02
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huazig楼主 VIP会员 永久VIP | 显示全部楼层       最后访问IP陕西省
头衔:  TA暂未设置   【终身海友号:AH8101902】 
symc 发表于 2022-2-15 12:25
你的计算过于孤立的看待抽真空的过程……
需要结合工艺衡算才行……
除此之外,Q3才是最不明确的……其余 ...

那您能说说Q1、Q2、Q3具体怎么计算吗?虚心请教

 

发表于 2022-2-15 17:02:42

点评

作为数学题,你上面都已经计算过了啊…… 如果作为工艺设计核算,那你的首先要描述工艺过程。 你要理解,大多数工艺中真空并非是真空泵所抽,真空来源于工艺过程设计,真空泵只是需要满足维持这个过程,这包括了绝  详情 回复 发表于 2022-2-15 20:20
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symcVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP浙江省
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huazig 发表于 2022-2-15 17:02
那您能说说Q1、Q2、Q3具体怎么计算吗?虚心请教

作为数学题,你上面都已经计算过了啊……
如果作为工艺设计核算,那你的首先要描述工艺过程。
你要理解,大多数工艺中真空并非是真空泵所抽,真空来源于工艺过程设计,真空泵只是需要满足维持这个过程,这包括了绝大多数的蒸发蒸馏等……
从工艺设计上看待时,只要理顺了没有真空会导致哪些问题出现,那么每个问题就都是参数量……
最后,才是数学计算的过程!

 

发表于 2022-2-15 20:20:42

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huazig楼主 VIP会员 永久VIP | 显示全部楼层       最后访问IP陕西省
头衔:  TA暂未设置   【终身海友号:AH8101902】 
首先说明一下,我是工艺专业的,我来讨论的问题,只是想站在工艺专业的角度,把真空系统的抽气量搞清楚,我不是机泵专业更不是真空泵厂家,不关注真空系统的设计!
经过这段时间查阅资料以及和同行的探讨,这个问题算是解决了,本着有始有终的态度,也不想在我们海川上留下一个不完整的帖子,我把我研究的结果分享在下面,有问题欢迎客观礼貌的讨论!
    真空系统抽气量:Q=Q1+Q2+Q3
    Q1:真空系统工作过程中产生的气体量
           这个指的是工艺介质在抽真空的状态下产生的气体量,理论上Q1包含两部分内容:1)不凝性气体:指工艺计算在无空气漏入时真实存在的不凝气;2)可凝蒸汽:指因为空气泄露进去而使工艺液体挥发的可凝性气体
          我之前给的公式:W物料=W空气( M物料*P物料) /( M空气*P空气) 就是计算Q1的第2)部分可凝蒸汽的。
           关于我自己之前纠结的是否叠加的问题,答案是不叠加的,但是关于缘由和手算注意事项等我不想说了,不容易说清楚。这里我只想告诉大家,在工程设计中、作为工艺专业在提抽气量时,最简单准确的计算方法:把你计算得到的Q3漏进去的空气量输到模拟计算抽真空的设备里面,选择合适的物性方法,模拟软件就会帮你算出真正的总的抽气量,这个抽气量包含了空气的漏气量Q3、工艺介质产生的气体量(包含不凝气和可凝蒸汽)。提醒大家,不论在未引入空气时,你的工艺介质是否有不凝气,你都需要这么计算,空气进去后会打破原有的平衡,会有更多的工艺介质被带出去的!
    Q2:真空室和真空元件的放气量(来自《真空设计手册》P780),包含3部分内容:真空系统材料表面出气量、大气通过器壁渗透的气体量、真空材料蒸发/升华/分解放出来的气体量。
         这个我认为工艺专业是不需要考虑的,应由真空泵厂家考虑;
   Q3:真空系统泄露量
        这个在各书上介绍的比较多,大体有4中计算方法,在这里不赘述。
有交代不清之处,请多包含!

 

发表于 2022-2-21 16:10:21

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我在5楼说的很清楚……  详情 回复 发表于 2022-2-23 11:40
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symcVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP浙江省
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huazig 发表于 2022-2-21 16:10
首先说明一下,我是工艺专业的,我来讨论的问题,只是想站在工艺专业的角度,把真空系统的抽气量搞清楚,我 ...

我在5楼说的很清楚……

 

发表于 2022-2-23 11:40:40

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mfsjpsqVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP辽宁省
头衔:  TA暂未设置 
楼主真是细心之人呀,很少有人这么明明白白的来探讨问题!看完之后,补充和解释如下几点,供参考:
1)Q2:真空系统的放气量kg/h,这是对于高真空来说10-几次方Pa的需要考虑材料放气量,Pa级、hPa级别的化工上应该都不用考虑;
2)Q3:真空系统泄露量,手册上介绍的比较多,大多都是上世纪时的经验值,一直在沿用着,应该都比实际大挺多的余量;在我们实际中我们多积累些,应该能有自己的一些经验值;大多数手册看到可能是出处HEI标准中对于凝汽器容器和泄露量曲线;
3)Q1:真空系统工作过程中产生的气体量,在蒸发、蒸馏、干燥等过程中随着入口压力和温度变化,时刻变化的,我们计算在设计压力和温度下的值应该是最苛刻的值;
   随着压力的降低,工艺物料中的不凝气、饱和蒸汽压较大的物质,在这个过程中已经大部分释放了;
   工艺介质产生的气体量,应该是最难计算的,尤其是计算工艺介质还是多种物质的混合物,牵扯互溶不互溶的,手工计算大体估计计算了,软件能简单些;在给定压力和温度下,工艺介质产生的气体量,跟不凝气体量息息相关了,如楼主说的设计压力下P=P不凝+P可凝;我理解的P不凝=P漏气量+P放出不凝气,一般情况下经过一定时间的抽空过程后工艺介质放出的不凝气体在设计压力下产生的分压力可以忽略不计而不考虑了;漏气流量,在容器低于50kPa abs下都是恒定的,都是估计的,再由其为基准计算出的工艺可凝气体也不是很准确了。

 

发表于 2022-3-2 10:30:15

点评

感谢耐心的补充和讲解,我的认识又提高了一些,看到您说50kPa下漏气量基本恒定,就知道是深入研究过的,点赞  详情 回复 发表于 2022-3-2 15:19
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huazig楼主 VIP会员 永久VIP | 显示全部楼层       最后访问IP陕西省
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mfsjpsq 发表于 2022-3-2 10:30
楼主真是细心之人呀,很少有人这么明明白白的来探讨问题!看完之后,补充和解释如下几点,供参考:
1)Q2 ...

感谢耐心的补充和讲解,我的认识又提高了一些,看到您说50kPa下漏气量基本恒定,就知道是深入研究过的,点赞

 

发表于 2022-3-2 15:19:01

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baierVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP浙江省
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理论计算无工艺不凝气,故总抽气量=挥发性气体量+漏气量=18.2+6.14=24.32kg/h  

   楼主:挥发性气体量有18.2??

 

发表于 2022-5-9 11:21:46

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baierVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP浙江省
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huazig 发表于 2022-2-21 16:10
首先说明一下,我是工艺专业的,我来讨论的问题,只是想站在工艺专业的角度,把真空系统的抽气量搞清楚,我 ...

这个在各书上介绍的比较多,大体有4中计算方法  有哪几种计算方法?麻烦楼主给说一下,谢谢。

 

发表于 2022-5-9 11:25:54

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几位辛苦了,看了你们的帖子后,这方的知识好像增加了一些。谢谢了!

 

发表于 2022-5-10 09:06:53

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学海小虾米VIP会员 永久VIP | 显示全部楼层       最后访问IP福建省
头衔:  TA暂未设置   【终身海友号:AH8101896】 
楼主能分享下结算细节不?

 

发表于 2022-6-16 20:52:07

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21_gramsVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP浙江省
头衔:  TA暂未设置 
不知道楼主是否找到了这个计算W物料的公式的出处?

 

发表于 2023-4-10 16:03:41

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wy3373VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP福建省
头衔:  TA暂未设置 
kg/h是什么单位,怎么换算为平方每小时

 

发表于 2023-7-9 18:35:06

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wmm598 | 显示全部楼层       最后访问IP中国
头衔:  TA暂未设置 
这个确实还是不太好算呢。

 

发表于 2023-7-15 22:51:17

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wangqin4690152VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP湖南省
头衔:  TA暂未设置 
一直很困惑为什么空气泄漏量与工艺介质产生的气体量成正比,楼主的解释很详细,非常感谢!

 

发表于 2023-9-6 20:03:15

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