Velmi často k nám chodí lidé, kteří si chtějí koupit vakuovou pumpu, ale nemají moc tušení, co to vakuum je.
Zkusme přijít na to, co to je.
Podle definice je vakuum prostor bez hmoty (z latinského slova „vacuus“ – prázdný).
Existuje několik definic vakua: technické vakuum, fyzikální vakuum, kosmické vakuum atd.
Budeme uvažovat technické vakuum, které je definováno jako vysoce zředěný plyn.
Podívejme se na příkladu, co je vakuum a jak se měří.
Na naší planetě je atmosférický tlak braný jako jedna (jedna atmosféra). Mění se v závislosti na počasí, nadmořské výšce a hladině moře, ale to nebudeme brát v úvahu, protože to nijak neovlivní chápání pojmu vakuum.
Máme tedy tlak na zemském povrchu rovný 1 atmosféře. Vše pod 1 atmosférou (v uzavřené nádobě) se nazývá technické vakuum.
Vezmeme nádobu a uzavřeme ji vzduchotěsným víčkem. Tlak v nádobě bude 1 atmosféra. Pokud začneme z nádoby odčerpávat vzduch, vznikne v ní vakuum, kterému se říká vakuum.
Podívejme se na příklad: v levé nádobě je 10 kruhů. Ať je to 1 atmosféra.
„odčerpat“ polovinu – dostaneme 0,5 atm, ponechat jednu – dostaneme 0,1 atm.
Protože v nádobě je pouze jedna atmosféra, pak maximální možné vakuum, které můžeme získat (teoreticky), je nula atmosfér.
“Teoreticky” – protože Je téměř nemožné zachytit všechny molekuly vzduchu z nádoby.
Proto v každé nádobě, ze které byl odčerpán vzduch (plyn), vždy nějaké jeho minimální množství zůstává. To se nazývá „zbytkový tlak“, to znamená tlak, který zůstává v nádobě poté, co se z ní odčerpají plyny.
Existují speciální pumpy, které mohou dosáhnout hlubokého vakua až 0,00001 Pa, ale stále ne na nulu.
V běžném životě je zřídka vyžadováno vakuum hlubší než 0,5 – 10 Pa (0,00005-0,0001 atm).
Existuje několik možností měření vakua v závislosti na volbě referenčního bodu:
1. Jednotkou je atmosférický tlak. Vše pod jednou je vakuum.
To znamená, že stupnice vakua je od 1 do 0 atm (1…0,9…0,8…0,7…..0,2…0,1….0).
2. Atmosférický tlak se považuje za nulový. Tedy vakuum – všechna záporná čísla jsou menší než 0 a až -1.
To znamená, že stupnice vakuometru je od 0 do -1 (0, -0,1. -0,2. -0,9. -1).
Také stupnice mohou být v kPa, mBar, ale to vše je podobné stupnicím v atmosférách.
Obrázek ukazuje vakuometry s různými stupnicemi, které ukazují stejné vakuum:
Ze všeho, co bylo řečeno výše, je zřejmé, že velikost vakua nemůže být větší než atmosférický tlak.
Téměř každý den nás kontaktují lidé, kteří chtějí získat vakuum -2, -3 atm atd.
A jsou velmi překvapeni, když zjistí, že to není možné (mimochodem, každý druhý říká, že „vy sám nic nevíte“, „ale se sousedem je to tak“ atd. atd.)
Ve skutečnosti všichni tito lidé chtějí lisovat díly ve vakuu, ale tak, aby tlak na díl byl větší než 1 kg/cm2 (1 atmosféra).
Toho lze dosáhnout zakrytím produktu fólií, odsáváním vzduchu zespodu (v tomto případě v závislosti na vytvořeném vakuu bude maximální tlak 1 kg/cm2 (1 atm=1 kg/cm2)), a poté to vše umístit do autoklávu, ve kterém se vytvoří přetlak. To znamená, že k vytvoření tlaku 2 kg/cm2 stačí vytvořit v autoklávu přetlak 1 atm.
Nyní pár slov o tom, kolik klientů měří vakuum na výstavě Ampika Pumps LLC v naší kanceláři:
zapněte pumpu, položte prst (dlaň) na sací otvor vakuové pumpy a ihned udělejte závěr o velikosti vakua.
Obvykle každý opravdu rád porovná sovětskou vývěvu 2NVR-5DM a její analog VE-2100, který nabízíme.
Po takové kontrole vždy říkají to samé – vakuum 2NVR-5DM je vyšší (i když ve skutečnosti obě čerpadla produkují stejné parametry vakua).
Jaký je důvod této reakce? A jako vždy – v neznalosti fyzikálních zákonů a toho, co je obecně tlak.
Malé poučení: tlak „P“ je síla, která působí na určitou plochu, směřující kolmo k této ploše (poměr síly „F“ k ploše „S“), tedy P = F/ S.
Jednoduše řečeno, je to síla rozložená na ploše.
Z tohoto vzorce je vidět, že čím větší je povrch, tím nižší bude tlak. A také síla potřebná ke zvednutí ruky nebo prstu ze vstupu čerpadla je přímo úměrná ploše povrchu (F=P*S).
Průměr sacího otvoru vývěvy 2NVR-5DM je 25 mm (plocha povrchu 78,5 mm2).
Průměr sacího otvoru vývěvy VE-2100 je 6 mm (plocha povrchu 18,8 mm2).
To znamená, že ke zvednutí ruky z otvoru o průměru 25 mm je potřeba síla 4,2krát větší než u otvoru o průměru 6 mm (při stejném tlaku).
To je důvod, proč, když se vakuum měří prsty, vzniká takový paradox.
Tlak “P” se v tomto případě vypočítá jako rozdíl mezi atmosférickým tlakem a zbytkovým tlakem v nádobě (tj. vakuem v čerpadle).
Jak vypočítat sílu přitlačení součásti k povrchu?
Velmi jednoduché. Můžete použít vzorec uvedený výše, ale zkusme to vysvětlit jednodušeji.
Řekněme, že potřebujete zjistit, jakou silou lze stlačit díl o rozměrech 10×10 cm, když se pod ním vytvoří vakuum pomocí pumpy VVN 1-0,75.
Odebíráme zbytkový tlak, který tato vývěva řady BBH vytváří.
Konkrétně u tohoto vodního kroužkového čerpadla VVN 1-0,75 je to 0,4 atm.
1 atmosféra se rovná 1 kg/cm2.
Plocha dílu je 100 cm2 (10 cm x 10 cm).
To znamená, že pokud vytvoříte maximální vakuum (tedy tlak na součástku bude 1 atm), pak bude součást stlačena silou 100 kg.
Protože máme vakuum 0,4 atm, tlak bude 0,4×100 = 40 kg.
Ale to je teoreticky, za ideálních podmínek, pokud nedochází k úniku vzduchu atp.
Reálně je potřeba s tím počítat a tlak bude o 20. 40% menší podle typu povrchu, rychlosti čerpání atp.
Nyní pár slov o mechanických vakuometrech.
Tato zařízení indikují zbytkový tlak v rozsahu 0,05. 1 atm.
To znamená, že nebude ukazovat hlubší vakuum (vždy bude ukazovat „0“). Například u jakékoli rotační lamelové vývěvy, jakmile je dosaženo jejího maximálního vakua, mechanický vakuometr vždy zobrazí „0“. Pokud je vyžadováno vizuální zobrazení hodnot zbytkového tlaku, musíte nainstalovat elektronický vakuoměr, například VG-64.
Často k nám přicházejí klienti, kteří tvarují díly ve vakuu (například díly z kompozitních materiálů: uhlíkové vlákno, sklolaminát apod.), je to nutné proto, aby při lisování unikal plyn z pojiva (pryskyřice) a tím se zlepšovaly vlastnosti hotový výrobek, stejně jako díl byl přitlačen do formy fólií, ze které byl odčerpáván vzduch.
Vyvstává otázka: jaké vakuové čerpadlo použít – jednostupňové nebo dvoustupňové?
Většinou si myslí, že když je vakuum dvoustupňového vyšší, díly budou lepší.
Podtlak u jednostupňového čerpadla je 20 Pa, u dvoustupňového čerpadla 2 Pa. Zdá se, že vzhledem k tomu, že rozdíl v tlaku je 10krát, bude součást lisována mnohem silněji.
Ale je to opravdu tak?
1 atm = 100000 1 Pa = 2 kg/cmXNUMX.
To znamená, že rozdíl v tlaku fólie při vakuu 20 Pa a 2 Pa bude 0,00018 kg/cm2 (pokud nejste příliš líní, můžete výpočty provést sami).
To znamená, že prakticky žádný rozdíl nebude, protože. zisk 0,18 g upínací síly nezmění počasí.
Jak vypočítat, jak dlouho bude trvat, než vakuová pumpa odčerpá vakuovou komoru?
Na rozdíl od kapalin zabírají plyny celý dostupný objem, a pokud vakuová pumpa odčerpala polovinu vzduchu ve vakuové komoře, zbývající vzduch se znovu roztáhne a zabere celý objem.
Níže je uveden vzorec pro výpočet tohoto parametru.
t = (V/S)*ln(pl/p1)*F Kde
t je čas (v hodinách) potřebný k odčerpání objemu vakua z tlaku p1 na tlak p2
V je objem čerpané nádrže, m3
S — rychlost působení vývěvy, m3/hod
p1—počáteční tlak v čerpané nádobě, mbar
p2 – konečný tlak v čerpané nádobě, mbar
ln — přirozený logaritmus
F – korekční faktor, závisí na konečném tlaku v nádrži p2:
— p2 od 1000 do 250 mbar F=1
— p2 od 250 do 100 mbar F=1,5
— p2 od 100 do 50 mbar F=1,75
— p2 od 50 do 20 mbar F=2
— p2 od 20 do 5 mbar F=2,5
— p2 od 5 do 1 mbar F=3
Stručně řečeno, to je vše.
Doufáme, že tyto informace někomu pomohou se správným výběrem vakuového zařízení a pochlubí se svými znalostmi u sklenice piva.
