关于蒸汽喷射泵
1、水蒸汽喷射泵原理。

单级水蒸汽喷射泵结构如下图所示：
图一：单级水蒸汽喷射泵原理
水蒸汽喷射泵由蒸汽喷嘴及泵的外壳组成。

蒸汽喷嘴固定在外壳前端。

泵的外壳可分为被抽气体吸入端、蒸汽与被抽气体的混合段及收缩段、喉口部、扩张段组成。

蒸汽喷嘴是一个拉瓦尔喷头。

在喷出口附近高压蒸汽以绝热膨胀而喷出，蒸汽的压力能转化为速度能而形成超音速蒸汽流，这一段被称为绝热膨胀段。

超音速蒸汽流在运动过程中吸附周围的气体分子，使这些分子加入到蒸汽流股中，流股的体积不断扩大，速度逐渐降低，因此这一段被称为混合段。

当气流进入壳体的收缩段后，由混合气体组成的流股体积被压缩，其速度能又转化为压力能而向扩张段排出。

这就是单级泵工作的原理。

由此可见单级蒸汽喷射泵以高压水蒸汽为能源介质，将低压（P1）的被抽气体和蒸汽混合成压力较高（P2）
的气体而一起排出。

喷射泵排出气体压力（P2）及吸入端被抽气体的压力（P1）之比，就称为该泵的压缩比。

K＝P2/P1
压缩比越大，所需的能量越多即蒸汽消耗越高。

目前水蒸气喷射泵的压缩比通常小于8。

当压缩比大于10时，蒸汽消耗急剧增高。

压缩比达到12时，单级泵的能力已趋于极限。

2、多级水蒸汽喷射泵的组成及其工作原理
由于单级泵压缩比有限，达不到真空冶金所需的0.5Torr，所以需要多级泵串联起来，逐级压缩，这就形成了蒸汽喷射泵系统。

下图是五级泵系统图：
五级泵由前三级增压泵（S1，S2，S3）冷凝器C1及以后的二级喷射泵S4a，S4b，S5a，S5b及二个冷凝器C2，C3构成。

被抽气体经第一级增压泵S1向第二级增压泵S2前端排出。

S1的负荷就是来自真空室的被抽气体。

而S2的负荷则包括来自真空室的气体及由S1喷出的蒸汽。

因此，S2的负荷比S1大得多。

同理，S3的负荷是S2的负荷加上来自S2的蒸汽。

为了减轻后面二级泵的负荷，在S3后设一冷凝器C1。

通过C1喷水，将S1，S2，S3的蒸汽冷凝，同时使被抽气体温度降低。

这样，
S4的负荷大大减轻。

同样通过C2使S4的蒸汽冷凝。

最后由S5将被抽气体压缩到稍大于大气压力，而排向大气。

由于多级泵系统增加了冷凝器C1，这样，多级泵系统就以C1为界线，分为前面的增压泵和后面的喷射泵两段。

C1中的压力由冷凝水的供水温度和C1中冷凝水和水蒸汽的热交换情况而定。

具体来说，蒸汽经过冷凝和冷凝水混合，使冷凝水温度升高，C1中的压力就是升高温度后的冷凝水的饱和蒸汽压。

如冷凝水进水温度为35℃，出水温度为45℃，则C1中的压力就是45℃水的饱和蒸汽压力（71.88Torr）。

这样后二级喷射泵的总压缩比为760Torr/71.88Torr=10.58，而前面增压泵的总压缩比为71.88Torr/0.5Torr=143.76。

3、四级泵、五级泵及六级泵的比较
从水蒸汽喷射泵的原理可知，从理论上讲泵的级数越多，蒸汽的消耗越少，即在同样抽气能力前提下，六级泵蒸汽消耗低于五级泵，五级泵又低于四级泵。

当然，泵的级数越多，设备重量越大，占地也越多。

C1后的喷射泵总的压缩比仅10.58。

用二级（S4及S5）串联时，每级泵的压缩比都在3~4之间。

而用三级时，每级泵的压缩比在2~3之间。

在这一压力段（72~760Torr）二级和三级的蒸汽消耗差别不大。

所以我的认为用二级为好，可简化设备。

C1前的增压泵总的压缩比接近144。

如用二级，则每一级的压缩比都将达到12。

即k1xk2=12x12=144。

这样，每一级都已达到蒸汽喷射泵的极限。

其蒸汽消耗要比三级高得多。

（如果用三级，每级的压缩比可在6以下）。

所以我们认为C1前用三级较好。

除了以上原因外，四级泵（C1前后各二级）还有其它一些缺点。

① 四级泵对冷凝水温度变化非常敏感。

如南方地区夏季水凝水
温度可能越过35℃。

在此情况下，C1中压力就可能都达到75~78Torr。

C1前的总压缩比就必须达到150~156才能达到
0.5Torr的工作真空度。

而这已超过了蒸汽喷射泵的能力极限。

这就是四级泵不能稳定地达到工作真空度的原因。

而德国地处北欧，气温比中国低，用四级泵就没有这种现象。

② 四级泵工作时真空室内压力变化程度大，造成泵的工作不够
平稳，有时会发生泵的湍动现象。

综上所述，我们认为根据我国南方地区情况，用五级泵较好。