DIN 28430-2017 Vacuum technology - Rules for the measurement of steam jet vacuum pumps and steam jet compressors - Motive fluid steam《真空技术 蒸汽喷射真空泵和蒸汽喷射压缩机的测量规则 动力液 蒸汽》.pdf

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1、Juni 2017DEUTSCHE NORM Preisgruppe 11DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 23.160!%c1“2641427www.din.deDIN 28430Vakuumtechnik Messregeln zur Ermittlung von Kennda

2、ten fr Dampfstrahlvakuumpumpen und Dampfstrahlkompressoren Treibmittel: WasserdampfVacuum technology Rules for the measurement of steam jet vacuum pumps and steam jet compressors Motive fluid: steamTechnique du vide Normes de mesure relatives aux pompes vide jet de vapeur et aux compresseurs jet de

3、vapeur Fluide moteur: vapeur deauAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 28430:1984-11 undDIN 28430 Berichtigung 1:2002-06www.beuth.deGesamtumfang 18 SeitenDDIN-Normenausschuss Maschinenbau (NAM)DIN 28430:2017-06 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 N

4、ormative Verweisungen . 4 3 Begriffe 4 4 Symbole und Abkrzungen 6 5 Spezifizierte Leistungsdaten . 7 6 Grundlagen der Mess- und Berechnungsverfahren 7 6.1 quivalente Saugstrme bei ein- und mehrstufigen Dampfstrahl-Vakuumpumpen ohne Zwischenkondensation . 7 6.2 Saugmedien bei mehrstufigen Dampfstrahl

5、-Vakuumpumpen mit Zwischenkondensation . 8 6.3 Bestimmung von Massenstrmen . 9 6.3.1 Allgemeines . 9 6.3.2 Bestimmung des Saugstromes 10 6.3.3 Bestimmung des Treibdampfstromes . 13 6.3.4 Saugstromtemperatur . 14 6.3.5 Treibdampftemperatur . 14 6.4 Messunsicherheiten 14 7 Durchfhrung und Auswertung d

6、er Prfungen . 14 7.1 Vorbereitung . 14 7.2 Bedingungen whrend der Messung 15 7.2.1 Durchfhrung der Messungen 15 7.2.2 Saugstrom . 15 7.2.3 Saugdruck . 15 7.2.4 Grenzgegendruck. 15 7.3 Auswertung der Messwerte . 15 7.4 Prfungen bei von den Auslegungswerten abweichenden Bedingungen . 16 7.4.1 Allgemei

7、nes . 16 7.4.2 Kein ausreichend berhitzter Treibdampf verfgbar . 16 7.4.3 Keine ausreichend groen Massenstrme bzw. Treibdampfdrcke verfgbar 16 7.4.4 Keine ausreichend hohen Gegendrcke verfgbar . 17 Literaturhinweise . 18 DIN 28430:2017-06 3 Vorwort Die Norm wurde vom Ausschuss NA 060-07-01 AA Vakuum

8、pumpen“ im Fachbereich Vakuumtechnik“ des DIN-Normenausschusses Maschinenbau (NAM) erarbeitet. Vertreter der Hersteller und Anwender von Vakuumpumpen sowie der Berufsgenossenschaften waren an der Erarbeitung beteiligt. Der Inhalt dieser Norm geht zurck auf das VDMA-Einheitsblatt 24294 Blatt 1 und Bl

9、att 2, April 1971. Bei der berfhrung des Inhalts in eine DIN-Norm wurde dieser berarbeitet und dem Stand der Technik angepasst. Messregeln mit gleicher Zielsetzung liegen vor beim Heat Exchange Institute, Cleveland (HEI) und der Association Fraincaise de Normalisation, Paris-La Dfense (AFNOR). Bei A

10、nwendung dieser Norm zur Berechnung von Dampfmassenstrmen durch Dsen knnen sich gegenber den vom HEI und AFNOR festgelegten Werten geringfgige Abweichungen ergeben. Diese sind in der PNEUROP-Empfehlung 6601 Anwendung nationaler Normen fr die Abnahme und die Leistungsmessung von Dampfstrahl-Vakuumpum

11、pen und Dampfstrahl-Verdichtern 19781) beschrieben. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN und/oder DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 28430:

12、1984-11 und DIN 28430 Berichtigung 1:2002-06 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) die Berichtigung 1 zu DIN 28430:2002 wurde eingearbeitet; b) Abschnitt 2 Normative Verweisungen“ wurde neu erstellt; c) Abschnitt 5 Spezifizierte Leistungsdaten“ wurde neu erstellt; d) die Ermittlung von quivalent

13、en Saugstrmen wurde von Diagrammen auf mathematische Gleichungen umgestellt (Abschnitt 6); e) die Vorgabe spezieller Messmittel wurde durch die Vorgabe von Messunsicherheiten fr die zu verwendenden Messmittel ersetzt (6.4) Die Norm wurde um Verfahren fr Prfungen bei von den Auslegungswerten abweiche

14、nden Bedingungen erweitert (7.4). Frhere Ausgaben DIN 28430: 1984-11 DIN 28430 Berichtigung 1: 2002-06 1) PNEUROP = Europisches Komitee der Hersteller von Kompressoren, Vakuumpumpen und Druckluftwerkzeugen. DIN 28430:2017-06 4 1 Anwendungsbereich In dieser Norm werden Begriffe, Grundlagen und Verfah

15、ren zur Leistungsmessung und Abnahme von ein- und mehrstufigen Dampfstrahlvakuumpumpen und Dampfstrahlkompressoren mit Wasserdampf als Treibmedium und Gas-/Dampfgemischen als Saugmedien festgelegt. Fr Messungen mit Saugmedien unterschiedlicher Zusammensetzung und Temperatur wird eine quivalente Leis

16、tung definiert, so dass Abnahmemessung und spezifizierte Auslegungsdaten ineinander umgerechnet werden knnen. Sollten die Auslegungsdaten die Mglichkeiten des Abnahmeprfstandes bersteigen, werden Verfahren fr Modellversuche festgelegt, um z.B. eine starke berhitzung des Treibstromes oder hohe Treibd

17、rcke abzubilden. Leistungsmessungen von Dampfstrahlvakuumpumpen weisen nach, dass die vom Hersteller gegebenen Zusagen ber Leistung, Dampf- und Wasserverbrauch unter den geforderten Bedingungen unabhngig vom Fabrikat erfllt werden. Aufgabe dieser Norm ist es, gleiche Voraussetzungen fr die Vorbereit

18、ung, die Durchfhrung, die Auswertung und die Dokumentation der Abnahmemessung zu schaffen. Die Abnahmemessung kann beim Hersteller oder - bei Schaffung der entsprechenden Voraussetzungen - am Aufstellungsort vorgenommen werden. Einstufige und mehrstufige Dampfstrahlvakuumpumpen ohne Zwischenkondensa

19、tion sollen im Ganzen geprft werden. Mehrstufige Dampfstrahlvakuumpumpen mit Zwischenkondensation nur dann, wenn die in nach 6.2 dafr genannten Bedingungen erfllt sind; andernfalls knnen sie stufenweise geprft werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise

20、 oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 24290, Strahlpumpen Be

21、griffe, Einteilung DIN 24291, Strahlpumpen Benennung von Einzelteilen 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Treibdampf Treibmedium, das aus Wasserdampf besteht 3.2 Wasserdampf trocken gesttigter oder leicht berhitzter Wasserdampf 3.3 Gas Einzelgas oder ein G

22、emisch aus verschiedenen Gasen einschlielich Luft, jedoch ohne Wasserdampf 3.4 Luft den Berechnungen nach dieser Norm zugrundeliegende trockene Luft DIN 28430:2017-06 5 3.5 Treibdampfstrom Treibstrom, der aus Wasserdampf besteht 3.6 quivalenter Saugstrom Saugstrom von Dampfstrahlpumpen, der einen ge

23、gebenen Saugstrom anderer Zusammensetzung und anderer Temperatur bei gleichbleibendem Treibdampfzustand und Gegendruck ersetzt, ohne dass sich der Saugdruck ndert 3.7 Raumluftquivalent quivalenter Luftsaugstrom von Dampfstrahlvakuumpumpen bei 20 C 3.8 Khlwasserstrom Massenstrom des Khlwassers im Ein

24、trittsstutzen eines Zwischenkondensators 3.9 Treibdampfverbrauch Summe der Treibdampfstrme aller Dampfstrahlvakuumpumpen-Stufen 3.10 Khlwasserverbrauch Summe der Khlwasserstrme aller Zwischenkondensatoren 3.11 Treibdampfdruck Druck unmittelbar vor dem Treibanschluss der Dampfstrahlvakuumpumpe 3.12 S

25、augdruck Druck unmittelbar vor dem Sauganschluss der Dampfstrahlvakuumpumpe 3.13 Gegendruck Druck unmittelbar nach dem Gemischanschluss der Dampfstrahlvakuumpumpe 3.14 Grenzgegendruck ohne Einfluss auf den Saugdruck maximal erreichbarer Gegendruck der Dampfstrahlvakuumpumpe 3.15 Treibdampftemperatur

26、 Temperatur des Treibdampfes unmittelbar vor dem Treibanschluss 3.16 Saugstromtemperatur Temperatur des Saugstromes unmittelbar vor dem Sauganschluss 3.17 Khlwassertemperatur Temperatur des Khlwassers vor dem Eintrittsstutzen der Zwischenkondensatoren DIN 28430:2017-06 6 4 Symbole und Abkrzungen For

27、mel-zeichen Gre SI-Einheit TTemperaturfaktor der quivalentberechnung - MMolfaktor der quivalentberechnung - rRelative Moleklmasse - qmMassenstrom kg/s qVVolumenstrom m/s Celsius-Temperatur C T Kelvin-Temperatur K Dsenkoeffizient - Ausflussfunktion - d, D Durchmesser m A Querschnittsflche m p Statisc

28、her Druck N/m Spezifisches Volumen m/kg Dichte von Fluiden kg/m Isentropenexponent - Re Reynolds-Zahl - Dynamische Viskositt Ns/m c Spezifische Wrmekapazitt J/(kg K) DIN 28430:2017-06 7 5 Spezifizierte Leistungsdaten Fr 1 bis n direkt hintereinander geschaltete Dampfstrahlvakuumpumpen werden folgend

29、e Leistungsdaten spezifiziert: Saugstrom, bestehend aus 1 bis m Teilstrmen des Mediums i und der relativen Moleklmasse r, Saugdruck Saugstromtemperatur Treibdampfverbrauch Treibdampfdruck Treibdampftemperatur Grenzgegendruck 6 Grundlagen der Mess- und Berechnungsverfahren 6.1 quivalente Saugstrme be

30、i ein- und mehrstufigen Dampfstrahl-Vakuumpumpen ohne Zwischenkondensation Der Saugstrom einer Dampfstrahlvakuumpumpe ist neben dem Saugdruck auch von der Moleklmasse des Saugmediums und der Saugtemperatur abhngig. Bei der Vielzahl der Saugmedien ist es nicht mglich, fr alle denkbaren Flle gleichart

31、ige Prfgase und Berechnungsunterlagen bereitzuhalten. Man kann aber aufgrund umfangreicher Versuche 1, 2 und 3 unter der Voraussetzung gleichbleibender Drcke einen Saugstrom aus beliebigen Gasen in einfacher Weise aus einem fr die Frderung in Dampfstrahlvakuumpumpen quivalenten Saugstrom in Luft, Wa

32、sserdampf oder einem Gemisch beider umrechnen. Deshalb wird die Prfung von Dampfstrahlvakuumpumpen mit diesen Medien als gleichwertig angesehen. Umrechnung eines Saugstromes der relativen Moleklmasse Mr(Gltigkeitsbereich 2 r 150) und der Temperatur T (Gltigkeitsbereich 273 K 773 K) auf den quivalent

33、en Saugstrom Luft 20 C (T = 293,15 K): Temperaturumrechnung Wasserdampf: T= 1,175 274 0,000 597 9 K(1) Temperaturumrechnung Gas: T= 1,127 638 0,000 435 4 K(2) Moleklmassenumrechnung: lnM= 2,447 314 + 1,028 lnr 0,089 4 (lnr)2(3) Saugmedien mit einer relativen Moleklmasse grer 150 sind unter Annahme e

34、iner relativen Moleklmasse von 150 zu berechnen. hnlich ist fr Saugstromtemperaturen unter 0 C eine Saugstromtemperatur von 0 C zur Berechnung anzunehmen. DIN 28430:2017-06 8 Luftquivalent des Massenstromes: mL20=mTM(4) BEISPIEL 1 Gegeben ist ein Saugstrom bestehend aus 300 kg/h Wasserdampf (r= 18,0

35、15), 10 kg/h Hexan (r= 86,18) und 5 kg/h Luft (r= 28,96) bei 80 C. Gesucht ist der quivalente Saugstrom Luft bei 20 C. Die drei Teilstrme werden getrennt nach den Gleichungen (1) bis (4) auf das Raumluftquivalent umgerechnet und dann addiert. Tabelle 1 Tabelle zu Beispiel 1 kg/h Temperaturumrechnung

36、 Moleklmassenumrechnung kg/h Wasserdampf 300,0 T= 0,964 13 Gl. (1) M= 0,800 55 Gl. (3) 388,69 Hexan 10,0 T= 0,973 88 Gl. (2) M= 1,431 09 Gl. (3) 7,18 Luft 5,0 T= 0,973 88 Gl. (2) M= 1,000 00 Gl. (3) 5,13 Luftquivalent 401,00 Ausgehend vom Luftquivalent kann somit auch ein quivalenter Saugstrom eines

37、 anderen Mediums bei anderer Temperatur berechnet werden. m1T1M1= 20=m2T2M2(5) BEISPIEL 2 Gegeben ist ein Saugstrom bestehend aus 100 kg/h Wasserstoff (r= 2,016) mit einer Temperatur von 240 C. Dieser Saugstrom soll in einen quivalenten Wasserdampfstrom (r= 18,015) von 80 C umgerechnet werden. Tabel

38、le 2 Tabelle zu Beispiel 2 kg/h Temperaturumrechnung Moleklmassenumrechnung kg/h Wasserstoff 100,0 T1= 0,904 21Gl. (2) M1= 0,170 25 Gl. (3) 649,61 Wasserdampf 501,39 T2= 0,964 13Gl. (2) M2= 0,800 55 Gl. (3) 649,61 6.2 Saugmedien bei mehrstufigen Dampfstrahl-Vakuumpumpen mit Zwischenkondensation Fr d

39、ie Prfung von mehrstufigen Dampfstrahlvakuumpumpen mit Zwischenkondensation ist die Verwendung von quivalenten Saugstrmen nicht zulssig. Das Prfsaugmedium muss hier in Zusammensetzung und Temperatur mit den Auslegungswerten bereinstimmen. Nur so ist gewhrleistet, dass das von Stufe zu Stufe sich ver

40、ndernde Verhltnis von kondensierbaren und nicht-kondensierbaren Anteilen der Auslegung entspricht. Jedoch ist es zulssig, jede einzelne Strahlpumpenstufe, oder direkt hintereinander folgende Strahlpumpen ohne Zwischenkondensation mit einem quivalentsaugstrom ihres Auslegungssaugstromes zu prfen. DIN

41、 28430:2017-06 9 6.3 Bestimmung von Massenstrmen 6.3.1 Allgemeines Bei der Prfung von ein- oder mehrstufigen Dampfstrahlvakuumpumpen wird im Allgemeinen als Saugmedium nur Luft, Dampf oder eine Mischung beider verwendet. Der Saugstrom, der sich spter im Betrieb mit dem dort vorgesehenen Saugmedium e

42、instellt, kann aus dem quivalenten Saugstrom nach 6.1 berechnet werden. Der Prfsaugstrom wird mit HEI-Dsen 1 (Bild 1, Tabelle 3) gemessen. Daneben sind andere Durchflussmessverfahren zulssig, die die Genauigkeitsanforderungen gem 6.4 nachweislich erfllen. Fr die Ermittlung des Treibdampfstromes wird

43、 die Treibdse als Messdse eingesetzt. Bild 1 HEI-Dse DIN 28430:2017-06 10 Tabelle 3 Engste Dsendurchmesser, Durchmessertoleranzen und Querschnitte der HEl-Dsen Dsen-Nr. Nenndurchmesser mm Durchmessertoleranz mm Querschnitt mm2 1 1,600 + 0,005 0 2,010 2 2,380 + 0,005 0 4,479 3 3,170 + 0,005 0 7,917 4

44、 4,770 + 0,008 0 17,907 5 6,350 + 0,008 0 31,669 6 7,950 + 0,010 0 49,64 7 9,520 + 0,010 0 71,18 8 12,700 + 0,013 0 126,68 9 19,050 + 0,013 0 285,02 10 25,400 + 0,015 0 506,71 6.3.2 Bestimmung des Saugstromes Die Gleichung fr den Massenstrom durch eine Dse lautet: m= 2 11(6) In dieser Gleichung drck

45、t der Dsenkoeffizient den Einfluss der Reibung, die Ausflussfunktion den Einfluss des Druckverhltnisses /1und der Ausdruck 2 1/1den Einfluss des Zustandes vor der Dse aus (Index 1). Die Ausflussfunktion berechnet sich zu = 1121+1 (7) Das kritische Druckverhltnis an der Dse (Index kr), bei dem sich g

46、erade die kritische Geschwindigkeit (Schallgeschwindigkeit) im engsten Querschnitt einstellt, hat den Wert 1kr= 2 + 11(8) Wenn das Verhltnis 2/1der gemessenen Drcke grer als das kritische Druckverhltnis ist, besteht unterkritische Strmung. Dieses Druckverhltnis wird als unterkritisch bezeichnet. Der

47、 Druck im engsten Querschnitt ist dann gleich dem hinter der Dse gemessenen Druck (Index 2), also = 2DIN 28430:2017-06 11 Sobald 2/1den kritischen Wert erreicht oder unterschreitet besteht kritische Strmung. In diesem Fall bleibt 1= 1kr(9) konstant und der Massenstrom mkrndert sich nicht, wenn der D

48、ruck p2weiter absinkt, das Druckverhltnis 2/1also berkritisch wird. In diesem Fall nimmt die Ausflussfunktion ihren kritischen Wert kr= 2 + 111 + 1(10) an. Luftmessungen lassen sich bei ber- und unterkritischen Druckverhltnissen durchfhren. Der Dsenkoeffizient ist bei der Verwendung von HEI-Dsen fr Luftmessung allein von Re abhngig 1 (Bild 2): = f(e) (11)