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GBT 40344.2-2021 真空技术 真空泵性能测量标准方法 第2部分：容积真空泵.pdf简介：

GBT 40344.2-2021是中国国家标准，其全称为《真空技术 真空泵性能测量标准方法 第2部分：容积真空泵》，这是针对容积真空泵性能测量制定的一系列标准方法的第二部分。该标准主要用于规范和指导真空泵的性能测试，包括真空度、抽气速率、气流特性、效率等关键参数的测量。

容积真空泵，也称为往复泵或单级泵，通过活塞的往复运动来抽真空。它的工作原理是利用气缸内气压的变化来抽取外部的气体。GBT 40344.2-2021详细规定了如何在实验室条件下对这类真空泵进行性能测试，确保其性能指标的准确性和一致性。

该标准适用于真空泵制造商、用户、检验机构等，用来衡量和验证真空泵的性能，以保证其在实际应用中的效果和可靠性。同时，它也为真空技术的研究、设计和产品质量控制提供了规范。

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本部分规定了容积真空泵性能数据的测量方法。GB/T40344.1给出了真空泵性能数据测量的总 体要求，本部分是对它的补充， 此处所描述的方法符合现行国家标准和国际标准中的相关规定。编制本部分的目的是将适合测量 容积真空泵性能数据的方法汇总在 存在差异时，以本部分为准。

真空技术真空泵性能测量标准方法

GB/T40344的本部分规定了容积真空泵的体积流率、基础压力、水蒸气容限、功耗和最低启动温 度的测量方法，该容积真空泵是直接排大气且其基础压力通常低于10kPa。 本部分中，有必要使用GB/T40344.1中规定的方法测定体积流率和基础压力。 本部分同样适用于其他直接排大气的泵，例如牵引泵

中所列符号适用于本文件

体积流率的测量一般采用流量法，它能应用于所有本标准适用的泵。 对于滑阀真空泵和定片泵，测试罩的容积应≥2Vsw，Vsw是工作容积。对其他型式真空泵，测试罩 的容积应≥5VsW。测试罩的型式应符合GB/T40344.1的要求。 对于变容型真空泵JGJ∕T 163-2008 城市夜景照明设计规范(非正式版)，如果入口法兰直径D小于测试罩的内径D，则泵的人口法兰应通过 GB/T40344.1一2021图1中的45°锥形接头转接

因为抽气法需要一个大的测试罩，所以抽气法适用于比较小的泵（例如：不大于10L/s）。测试 积应大于预估的最大体积流率（单位：L/s）与120s的乘积。

泵应按试验装置图所示，连接试验设备并启动。测量前，建议泵运行直至达到其正常工作温度。 领率（转速）偏差不应超过额定频率的士3%。 如果试验泵设有气镇装置，则应首先在无气镇状态下测量体积流率，然后再在有气镇状态下测量 环境条件应遵照GB/T40344.1的要求，

5.2 基础压力的测量

中所规定的相同试验装置来测量。首先应在无气镇状态下完成测量，然后再在有气镇状态下测量。当 上述次序对测量结果无影响时 机次序测量

5.3水蒸气容限的测量

定义泵人口处最大的纯水蒸气压力为水蒸气容限。几种水蒸气容限（单位：Pa)的测量方法已被众 所周知。附录A给出了水蒸气容限测量方法的一个范例。附录B给出了水蒸气容限的公式推导。 已公布的水蒸气抽除量（单位：kg/s)也有多种不同的测量方法。水蒸气容限与水蒸气抽除量之间 的一个换算范例见参考文献[1]第331页。 同样见参考文献[1第329～333页和参考文献[2]第60页

泵的功耗是随人口压力而变的，且与是否使用气镇而有差异。功耗宜按下列运行条件测量：有气 无气镇的基础压力时的功耗，以及在相应的入口压力下的最大功耗。泵在所需最大电能下运行时 最大功耗。 注：有一些泵是不能在最大功耗下连续工作的

别造商给定的范围内。如没有规定限制，它不宜起

在主电源和泵或者驱动装置之间安装一个电功率测量装置，用该装置测量实际功率消耗。如果泵 有电子电源供电，充许使用电源滤波器， 首先，泵内注人制造商规定的润滑油，并在进气阀和气镇阀都关闭的状态下运行1h。然后，在 15min内测量功耗三次，这三次的平均值就是基础压力下的功耗P。。 气镇阀开启状态下，在给定的带气镇连续运行基础压力条件下，泵温度达到平衡时，测量功耗PoB。 在15min内测量功耗三次，这三次的平均值就是气镇阀打开时基础压力下的功耗PoB。 此后，泵按制造商的规定运转。然后，在有代表性的工作模式（包括最大功率消耗模式）和各种转速 下，测量最大功率消耗。在15min内测量功耗三次，最大功耗P就是三次测量中的最天值。如果有 指定运行范围，则在这指定范围内测量Pmx。 电流值也宜以功耗类似的方式来测量

最低启动温度是在进气口通大气的状态下，使用提供的电动机，使泵能启动的最低温度。将已加注 制造商规定的润滑油的泵冷却至制造商规定的最低启动温度。如果没有规定启动温度，则冷却至 12℃。在开始测量前，先测量泵的温度。如果泵上连接有电子设备，要确保水蒸气没有凝结在这些部 件上。 然后启动泵，它宜在10min内达到80%的额定转速。 对于规定入口是真空状态下启动的泵，启动温度宜<18℃。

测量的不确定度应按GB/T40344.1的要求来测

A.1水蒸气容限的测量

附录A （资料性附录） 水蒸气容限的测量

如果蒸气，尤其是水蒸气，由真空泵传输时，它可能会在排气阀打开直排大气前在泵内凝结。凝结 的液体混合了泵油在泵的吸入区域内再次蒸发。这将导致较高的基础压力，还可能侵蚀泵。为了避免 凝结，允许空气或其他不凝气通过特定的带有可用阀门关闭的气镇管路引人泵内。可将空气或其他非 可凝性气体通过专用的气镇装置引人泵内，该装置可用阀门关闭。 抽除水蒸气能增加功耗并升高某些类型泵的温度，导致产生较高的饱和蒸气压，从而维持较高的水 蒸气容限。 使用直接测量水蒸气的方法，但其能导致泵内产生易被忽视的凝结。因此，本部分中，对于油封泵 而言，规定了用十空气替代水蒸气的方法。由相当的空气流量引起的泵的温升，用来测定水蒸气的饱和 温度。所测量的排气温度取决于入口压力P1。因为三原子水与双原子空气的压缩功不同，所以应修正 空气所引起的温升

见图A.1和图A.2。

图A.1水蒸气容限的测量装置

A.1.3水蒸气容限的测定

水蒸气容限的公式是：

设因数1+（./P）和α力。/，之值为1.由此而得通用公式（A.2）

图A.2测量泵温度和排气压力的弯管（示例）

qvP[1+(/)](α。/) PHzo qv αpop:

qVBPBP.Pa PH20 9v ap。=p

为了获得更好的不确定度，按如下所述使用公式（A.1）。 QvBvqv、α、p。，p和p。能直接测量，但水的饱和蒸气压p，不行。因为用空气替代了水蒸气，测得 的排气温度T2视不同的人口压力P，而定。在泵的压缩过程中，没有与环境发生热交换。这就意味着 压缩是绝热的。因为空气与水蒸气有着不同的绝热指数k，也就会消耗不同的压缩功。压缩能量由公 式（A.3）给出（参考文献[17第249页）：

泵的温升与压缩功率消耗成正比，而且对于空气与水蒸气是不同的。因此，测得的泵温T?应用比 值Wad.H20/Wada进行修正。 饱和蒸气压力。与相关温度T之间的关系,可见蒸气压方程式(A.4)

L 一蒸发能量； R 一理想气体常数； T.PTo 水蒸气公式的两个值，见附录C（如T。=323K和pT。=12.24kPa）。 T。的值宜在接近泵温的范围内选取， 公式（A.1)中的力Ho能用人口压力力，替代：

整理公式（A.5)得力。

整理公式（A.4）得T。

ap p，=αpo (piq/pBqvB）+（pa/）+1 Rlnp T2 = 1 T

从而得出了人口压力P；与饱和温度T2之间的关系。因而能画出计算得到的排气饱和温度对应 于人口压力的曲线。 重要提示一一公式（A.7)仅对所使用温度范围内恒定的蒸发能量有效。 此时，两条曲线即测得的泵温曲线T，（p，）和算得的饱和温度曲线T2（p，）能够被绘制在一个图上 （见图A.3）。

排气温度与水蒸气饱和温度对应入口压力（范

在不同的空气流量下，在气镇阀打开的状态下将泵运转一段时间，直至泵温稳定。较高的入口压力 会引起泵温较高。应该按与预期水蒸气容限PH20相近的入口压力来选择气体流量。 试验装置如图A.1所示。首先，在进气阀关闭、气镇阀打开的状态下运转泵，直至在15min的时间 内温升<0.5K。然后测量排气温度T2o和气镇量qvB（pB十p.），并在所有后续的测量中保持它们的值 亘定。下一步，从泵的进气口引人干燥空气，用进气阀调节第一个人口压力P1，测量排气稳定温度T2。 最少要在4个不同的人口压力下重复这一步骤，建议至少要有一个入口压力高于预期的水蒸气容限。 随后，测量以下数据：环境温度T1，宜符合GB/T40344.1的规定；大气压力P。；环境大气的相对湿 度9H20，以%表示。 泵的体积流率qv，宜提前测量（见第5章），且只有在大气压力p。<107kPa时才可以开始测量 非气压力力，与大气压力之间的压差应在士1kPa范围内。

测得的温度T，应根据k=1.3333的水蒸气绝热压缩功Wd.Hzo［公式（A.3)给出］和k=1.4的空 热压缩功W的比值减少。修正系数W.由下式给出

W.值列于表A.1中

表C.1列举了。（T,）值。从而得：PB=p。一pa。系数α可设定约为1.1。用这些值通过公 式（A.6）计算全部人口压力P1下的Ps。 然后第二步，利用由公式（A.6)计算出的饱和压力P，代入公式（A.7)中HG／T 5677-2020 石油炼制行业绿色工厂评价要求.pdf，计算出排气饱和温度T2。 设T。为323K，相应的饱和蒸气压PT。为12.34kPa。在重要的温度区间50℃～100℃内，摩尔蒸发能 量L是41922J/mol，通用气体常数R是8.3143J/（K·mol）。 绘制对应于人口压力P1计算所得的排气饱和温度曲线，例如图A.3。两条曲线交点的横坐标就是 水蒸气容限力HO。

A.1.6测量的不确定度

下列数值能影响水蒸气容限PH20的精确度： a）环境温度，T1; b）大气压力，po； c）排气阀开启时的压升系数，α； d）摩尔蒸发能量，L； e 引入测试罩空气的含水量； 泵的排气温度，T2； g) 修正后的排气温度，T2er； 以及在上述公式中使用的所有其他值

在泵吸入纯水蒸气的一个工作周期 个十分合理的近似值：

排气阀开启的压力为：

将p，和V，代人中南标11ZJ建筑图集合集②--11ZJ103(蒸压加气混凝土砌块建筑构造)；10ZJ109(太阳能热水系统与建筑一体化构造)；10ZJ110(混凝土多孔砖墙体建筑构造)；10ZG601（混凝土多孔砖，可得

水蒸气容限的公式为（参考文献[1第247页）