Вакуум - это состояние газовой среды, давление которого ниже атмосферного.
В свою очередь, вакуумный насос - это механизм, который откачивает газы или пары из замкнутых объемов и создает в них вакуумную среду. Обычно их используют для получения предварительного разрежения. Устройство работает по определенному принципу и обладает рядом технических характеристик, которые нужно учитывать при подборе такого агрегата.
Используются такие аппараты в следующих отраслях:
- Металлургической;
- Лабораторной;
- Сельской;
- Пищевой;
- Химической;
- Нефтегазовой;
- Медицинской;
- Атомной;
- Электротехнической;
- Сельской;
- Строительной.
Технические характеристики вакуумных насосов
Знание технических характеристик поможет вам адекватно оценить качество устройства, сэкономить время и сохранить нервы при его выборе. Также вас не смогут обмануть и “подсунуть” не тот механизм, вечно нуждающийся в диагностике и частых ремонтах.
Ниже максимально емко приведены основные характеристики вакуумных насосов и их расшифровка.
Поток газа - количество газа, проходящее через устройство.
Считается по формуле Q=S·p,
где S=(dV/dt)p — скорость откачки газа при данном давлении, м3/с; р — давление в рассматриваемом разрезе, Па.
Скорость действия - скорость выкачивания газа во входном разрезе устройства во время его работы.
Считается по формуле S = Q/P.
Быстрота откачки S0 объекта — это объем газа при данном давлении, который откачивается через разрез трубопровода, который соединяет объект откачки с механизмом.
Считается по формуле S = Q/p0,
где p0 – это давление газа в выкачиваемом сосуде.
Проводимость — отношение потока газа к разности давлений в концевых разрезах.
Считается по формуле U = Q/(p1 — p2).
Сопротивление - величина, обратная проводимости.
Считается по формуле W=1/U=(p1-p2)/Q.
При последовательном соединении элементов общая проводимость системы равна: U-1=UI-1(i=1…n),
а общее сопротивление: W = &sum Wi (i=1…n).
При параллельном соединении элементов общая проводимость равна: U=&sum UI (i=1…n),
а общее сопротивление: W-1=&sum WI-1 (i=1…n).
Впускное давление - замеряется во входном разрезе механизма.
Базовое давление - его получают в камере впоследствии образования в ней и агрегате заданных условий.
Выпускное давление - замеряется в выходном разрезе механизма.
Степень сжатия - соотношение выпускной силы и впускного давления устройства при неимении расхода газа.
Производительность - затраты газа во входном разрезе аппарата.
Основное уравнение вакуумной техники:
Скорость откачки объекта устанавливают по скорости действия устройства и проводимости трубопровода при условии постоянного потока.
Из условия Q=S0P0=U(p0-p)=Sp=const следует: S0
-1=U-1+S-1 или S0=US/(U+S)
При U >> S влияние трубопровода незначительно и S0 ≈ S; при U << S быстрота откачки определяется проводимостью трубопровода, т. е. S0 ≈ U. В общем случае S > S0 и U > S0.
Способы измерения характеристик вакуумных насосов
Существует три способа замера скорости действия механизма и один метод измерения базового давления и степени сжатия. Что они из себя представляют и как действуют? Рассмотрим их.
Способы замеров скорости действия аппарата:
- Способ постоянного потока - газ проникает в агрегат, в это время замеряется давление во входном разрезе устройства;
- Способ двух манометров - определяет показатель давления внутри камеры аппарата;
- Способ постоянного объема - считает скорость действия по начальному и конечному давлению, а также по объему камеры.
Выбор способа замера обуславливается видом вакуумного насоса
Способ постоянного потока
Способ используется для всевозможных показателей давления и размеров устройств, в которых замеры скорости действия могут быть предельно точными.
Как проводятся замеры:
Когда напускной клапан прикрыт, базовое давление превалирует в камере. Потом в нее попадает газ. Замеры осуществляют во время возрастания давления. В этот период температура внешней среды обязана оставаться в области ±2 градусов.
Когда цель - нужное базовое давление - достигнута, в пределах вибраций 3% в минуту замеряют давление, температуры окружения и камеры, а также производительность устройства. Если затраты газа устойчивы, замеры считают истинными. Если нет, следует дождаться стабилизации.
Способ двух манометров
Способ используется для высоковакуумных, сверхвысоковакуумных механизмов, а также для несущественных потоков газа.
Как проводятся замеры:
Струи газа нагоняются в вакуумную камеру через напускной клапан. Производят замеры с двойного пограничного значения базового давления. Когда оно достигнуто и остается в неизменном состоянии в течение 1 минуты в области ±3%, замеры принимают за верные. Если этого не произошло, надлежит дождаться стабилизации.
Способ постоянного объема
Способ предназначается для низковакуумных устройств. Скорость выкачивания набирается благодаря испытываемому насосу.
Как проводятся замеры:
В то время, как напускной клапан прикрыт, газ выкачивается из вакуумной камеры. Когда давление снизится, фиксируется базовое. Потом действующий клапан быстро закрывается, а камера обдувается изнутри до давления атмосферы пробным газом. Затем давление должно продолжить приближаться к неизменной отметке, пока не доберется до устойчивого значения. Далее действующий клапан отпирается. Когда разность относительного давления подберется к отметке 0,1, его закрывают. Показатель давления фиксируется вслед за тем, как оно стабилизируется.
Замеры базового давления
Замеры для механизмов, чье базовое давление больше 10-4 Па:
Воздух в вакуумной камере выкачивают при закрытых напускных клапанах около 1-2 часов, пока давление не снизится и не зафиксируется постоянная температура.
Давление, которое измеряют через 1 час после обнаружения в аппарате и камере неизменной температуры, и есть базовое.
Замеры для механизмов, чье базовое давление меньше 10-4 Па:
Через 1 час после начала работы механизма камеру разогревают до предельной температуры от 150-300 градусов. Дегазирование аппарата и камеры заканчивается в одно время, когда обнаруживается давление, которое в 100 раз превышает базовое и не позже чем через 48 часов.
Давление в камере, которое измеряют через 48 часов после завершения дегазации, и есть базовое.
Замеры степени сжатия
Как проводятся замеры:
В начале для пробного газа получают базовое давление в вакуумной камере устройства. Температура внешней среды обязана держаться в области ±1,5 градусов от 18-25 градусов. Напускной клапан отпирают таким способом, чтобы давление увеличивалось медленно. Показатели предварительного вакуумного и впускного давления фиксируются в одно время, когда они неизменны, в пределах ±5% за 1 минуту.
Итоги замеров наносят на различные графики с особыми обозначениями, а затем делают выводы по работоспособности устройства.
Неточность замеров
В каждом способе замера характеристик вакуумного насоса может быть погрешность:
- Для методов замеров скорости действия: совокупная неточность должна быть меньше 10%.
- Для способа замера степени сжатия: совокупная неточность должна быть меньше или равна ±20%.
Если погрешность больше, стоит произвести замеры заново, соблюдая все правила и следуя порядку действий, приведенному выше.
Выводы
В этой статье мы рассказали вам о том, что же такое вакуумный и водокольцевой насосы, затронули основные технические характеристики устройств и методы их измерения, а также поговорили об областях применения этих аппаратов. Надеемся, это поможет вам разобраться в этих специализированных, сложноустроенных агрегатах и облегчит выбор того самого механизма, который не разочарует в работе, а, наоборот, прослужит вам долгую службу.
