从核心来看，水循环真空泵通过使用旋转叶轮在泵壳内部形成一个动态水环来产生负压。这个水环起到液体活塞的作用。当叶轮旋转时，它会产生膨胀的空间区域，将气体从您的系统中吸入；然后，这些区域会收缩，压缩并排出气体，从而逐渐降低压力。
其关键原理不是吸力，而是位移。该泵利用旋转的水环形成密封的膨胀腔室。气体从您的系统流入这些低压腔室，被捕获，然后被压缩并排出，从而逐渐降低系统的压力。
核心机制：液环活塞
最常见的水循环真空泵类型是液环泵。这种设计非常巧妙，因为水同时充当密封剂、活塞和冷却剂。
水环的形成
当泵启动时，电机带动一个带有多个叶片的叶轮在圆柱形壳体内旋转。来自水箱的水通过离心力被向外甩出，形成一个同心环，沿着泵壳内壁运动。
偏心叶轮的作用
关键的设计特点是叶轮在泵壳内是偏心安装的（不在中心位置）。这意味着虽然水环完全居中，但叶轮轮毂在底部更靠近泵壳壁，在顶部则更远。
吸入阶段（膨胀）
当一对叶轮叶片旋转通过泵壳的上半部分时，叶轮轮毂与液环之间的距离稳步增加。这会扩大叶片与水之间捕获的空间或“腔室”的体积。
这种膨胀导致压力下降。腔室与连接到您的真空系统的进气口对齐，气体从高压系统流入这个新创建的低压空间。
压缩和排气阶段（收缩）
当相同的腔室继续旋转进入循环的下半部分时，偏心安装导致空间缩小。水环现在更靠近叶轮轮毂，压缩了被捕获的气体。
这种压缩使气体压力升高到高于大气压。一旦腔室与排气口对齐，这种压缩气体就会被排出泵外。然后，每次旋转都会重复这个循环，不断地从系统中去除气体。
与更简单的水射流泵的区别
有些资料使用“流体喷射技术”一词，它描述了一种不同的、更简单的机制，即水抽气器或喷射泵。了解其区别很重要。
文丘里原理
这种更简单的设计通过迫使高速水射流通过一个收缩的喷嘴（文丘里管）来工作。
产生压降
根据伯努利原理，流体在收缩处的高速运动导致其静压显著下降。这在水射流周围产生了一个低压区。
气体夹带
连接到真空系统的侧端口位于这个低压点。系统中的气体被吸入（夹带）并随水流带走，从而产生真空。虽然这也是一种“水真空泵”，但它与更坚固的机械液环泵不同。
了解权衡和主要优势
水循环泵因其特定原因成为许多实验室的主力，但它也有其固有的局限性。
优点：持续再循环
与连接到水龙头上的简单抽气器不同，循环泵使用闭环水箱。这节约了大量的水，更重要的是，它提供了不依赖于市政水压波动的稳定一致的真空度。
优点：固有冷却
循环水吸收气体压缩产生的热量。这使得泵能够耐受可能损坏其他类型真空泵的可冷凝蒸汽（如溶剂）。
局限性：极限真空度
水泵能达到的最深真空度受限于水本身的蒸汽压。当系统压力接近水的蒸汽压（在其当前温度下）时，水将开始沸腾。这种蒸汽会增加系统压力，从而设定了真空度的下限，通常约为 15-25 托 (0.02-0.03 巴)。
局限性：潜在污染
水箱中的水可能会被从化学过程中抽出的蒸汽污染。反之，泵中的水蒸气将不可避免地进入真空系统，这对于高度湿敏的应用可能是不希望的。
如何将其应用于您的项目
了解其机制有助于您决定此泵是否适合您的特定科学目标。
- 如果您的主要重点是常规实验室过程：例如过滤、简单蒸馏或在真空中干燥玻璃器皿，这种泵提供了一种可靠、经济的解决方案，且不浪费水。
- 如果您的主要重点是受控溶剂去除：使用旋转蒸发仪等仪器时，该泵稳定的中等真空度是理想的，其处理溶剂蒸汽的能力是一个主要优势。
- 如果您的主要重点是实现高真空或超高真空：例如质谱或表面科学应用，这种泵不适用；其真空下限太高。
通过使用再循环水环作为其核心机制，该泵为在实验室环境中产生中等真空提供了强大而实用的解决方案。
总结表：
| 方面 | 描述 |
|---|---|
| 核心机制 | 使用旋转叶轮形成动态水环，充当液体活塞，创建膨胀和收缩的腔室以进行气体置换。 |
| 吸入阶段 | 膨胀的腔室通过进气口将气体从系统吸入低压区域。 |
| 压缩/排气阶段 | 收缩的腔室通过排气口压缩并排出气体，从而逐渐降低压力。 |
| 主要优点 | 稳定真空的持续再循环，耐受蒸汽的固有冷却，以及节约用水。 |
| 局限性 | 极限真空受水蒸气压限制（约 15-25 托），可能受到蒸汽或湿气的污染。 |
| 常见应用 | 过滤、蒸馏和旋转蒸发仪中的溶剂去除等常规实验室过程。 |
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