水循环真空泵的最终真空度由两个基本因素决定：所用水的物理特性和泵自身的机械设计。真空在物理上受到所用水的饱和蒸气压的限制，这决定了系统能达到的最低压力。对于典型的水基泵，这导致最终真空度在 2000 到 4000 帕斯卡 (Pa) 之间。
水循环泵最大的优点也是其最大的弱点。产生真空的水本身会在低压下开始沸腾，释放出的水蒸气会阻止系统达到更深的真空。
极限背后的物理原理：饱和蒸气压
这类泵的核心限制不是机械性的，而是物理性的。理解这个概念是有效操作泵的关键。
什么是饱和蒸气压？
饱和蒸气压是在给定温度下，与液相处于平衡状态的蒸气所施加的压力。简而言之，它是水“想要”变成气体（水蒸气）的压力点。
当真空泵将密封系统中的空气抽出时，内部压力会下降。这个过程会持续，直到系统的内部压力等于水的饱和蒸气压。
蒸气压“墙”
到这一点，泵就撞到了一堵“墙”。泵内循环的水开始快速蒸发或“沸腾”，即使在室温下也是如此。这个过程会使腔室充满水蒸气。
现在，泵试图抽走其工作液体自身产生的气体。它无法将真空度抽到低于其自身蒸发水产生的压力，从而建立了最终的真空极限。
水温的关键作用
水的饱和蒸气压高度依赖于其温度。水越冷，蒸气压越低。
这是您可以控制的最关键的操作因素。使用更冷的水可以使泵达到更深（更低压力）的真空，因为水要到较低的压力才会开始“沸腾”。这就是建议用干净、凉爽的水填充泵的原因。
机械和操作因素
虽然物理学设定了理论极限，但机械和操作因素决定了您的泵能接近该极限的程度以及其运行效率。
泵的设计和效率
内部结构，包括空气分配孔的布置和机械密封的紧密程度，决定了泵的整体效率。大多数水循环泵的效率相对较低，通常在 30% 左右。
效率较低的泵可能难以克服即使是微小的泄漏，并且可能无法稳定地达到水温设定的理论真空极限。
系统完整性和泄漏
如果泵连接的设备有泄漏，泵的性能就无关紧要了。软管或连接处的微小泄漏都会让空气进入系统，阻止泵达到其最终真空度。
操作前，务必确保所有喷嘴和连接套管都紧密且密封完好。
泵送速度与最终真空度
区分最终真空度（可达到的最低压力）与泵送速度或流量（排出气体的速度）很重要。虽然电机速度等因素会影响泵的工作速度，但它们不会改变真空度的基本物理极限。
理解权衡
水循环真空泵是一个有价值的工具，但其设计带有固有的妥协。
有限的最终真空度
最显著的权衡是真空度。2000-4000 Pa 的限制对于许多实验室任务（如过滤、旋转蒸发和提供冷却水）来说是足够的。然而，对于需要低于 1000 Pa 压力的深真空应用来说，它完全不适用。对于这些应用，需要使用油封泵或干式泵。
低效率
通常 30-50% 的效率意味着很大一部分电能转化为热量而不是有效功。这是为了换取泵的简单、坚固的设计和低成本。
水作为变量
工作流体——水——既是优点也是缺点。虽然它价格便宜且安全，但其性能受温度变化影响，并且会随着时间推移而污染，需要定期更换以保持性能。
为您的目标做出正确的选择
利用这些理解来使泵与您的特定科学或实验目标相匹配。
- 如果您的主要重点是通用的实验室过滤、吸液或溶剂蒸发： 这种泵是一个极好的、具有成本效益的选择，因为其真空度完全适用于这些任务。
- 如果您主要关注使用现有泵达到尽可能好的真空度： 使用最冷的水，并仔细检查每根软管和连接处是否有泄漏，以确保完美密封。
- 如果您的主要重点是深真空应用（例如质谱、冷冻干燥）： 这种泵是错误的选择；您必须使用油封旋片泵或干式涡旋泵等技术。
通过认识到该泵的极限是由物理学定义的，您可以将其优势用于正确的任务，并在您的需求超出其能力时避免感到沮丧。
总结表：
| 因素 | 对最终真空度的影响 | 关键见解 |
|---|---|---|
| 水温 | 主要决定因素 | 水越冷 = 蒸气压越低 = 真空度越深。 |
| 饱和蒸气压 | 基本物理极限 | 泵无法超过其自身水沸腾时的压力。 |
| 系统泄漏 | 阻止达到极限 | 即使是微小的泄漏也会降低性能。 |
| 泵的设计/效率 | 影响一致性 | 决定泵能接近其理论极限的程度。 |
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