Legjobb válasz
A vákuum alapjai
A vákuumrendszerek mélyebb áttekintéséhez olvassa el a “Vákuum működtetése”, “A pneumatikus rendszerek energia-megtakarításai” c. részt. A vákuumterv kezelése “és a” Vákuummal és tapadókorongokkal történő tervezés “.
A levegő zárt térfogatból történő kiürítésével nyomáskülönbség alakul ki a térfogat és a környező légkör között. Ha ezt a zárt térfogatot a vákuumcsésze és a munkadarab felülete köti, a légköri nyomás összenyomja a két tárgyat. A tartóerő nagysága a két objektum közös felületétől és a vákuumszinttől függ. Ipari vákuumrendszerben egy vákuumszivattyú vagy generátor eltávolítja a levegőt a rendszerből, hogy nyomáskülönbséget hozzon létre.
Mivel gyakorlatilag lehetetlen az összes légmolekula eltávolításához egy tartályból tökéletes vákuum nem érhető el. Természetesen, amikor több levegőt távolít el, a nyomáskülönbség növekszik, és a potenciális vákuumerő nagyobb lesz.
A vákuumszintet a kiürített térfogat és a környező légkör közötti nyomáskülönbség határozza meg. Több mértékegység használható. A legtöbb a higanyoszlop magasságára utal – általában hüvelyknyi higanyra (in-Hg) vagy milliméter higanyra (mm-Hg). A vákuummérés közös metrikus egysége a millibár vagy mbar. Az egyéb nyomásegységek, amelyeket néha a vákuum kifejezésére használnak, tartalmazzák a légkör, a torr és a mikron egymással összefüggő egységeit. Egy standard atmoszféra 29,72 in-Hg (14,7 psi). A légkör bármely része parciális vákuum, és egyenlő a negatív nyomással. A torr az atmoszféra 1/760 része, és felfogható 1 Hgmm-nek is, ahol 760 Hgmm 29,92 in-Hg. Még kisebb a mikron, amelyet 0,001 torr-nak definiálnak. Ezeket az egységeket azonban leggyakrabban akkor alkalmazzák, amikor majdnem tökéletes vákuummal foglalkoznak, általában laboratóriumi körülmények között, és ritkán folyadékenergiát alkalmazó alkalmazásokban.
A légköri nyomást barométerrel mérik. A barométer egy kiürített függőleges csőből áll, amelynek felső vége zárt, alsó része pedig egy higanytartályban nyugszik, amely nyitott a légkör számára. fel a csőbe. A tengerszint légköri nyomása általában egy higanyoszlopot támogat, legfeljebb 29,92 hüvelyk. magas. Így a tengerszint légköri nyomásának normája 29,92 in-Hg, ami 14,69 psia abszolút nyomást jelent.
Mindkét mérés két alapvető referenciapontja a szokásos légköri nyomás és a tökéletes vákuum. Légköri nyomáson a 0 in.-Hg értéke egyenértékű 14,7 psia-val. Az ellenkező referenciaponton a 0 psia – egy tökéletes vákuum (ha elérhető) – értéke megegyezik a tartomány másik szélső értékével, 29,92 in-Hg. A vákuumrendszerekben a munkaerő vagy a térfogat változásának kiszámításához azonban meg kell változtatni negatív nyomás (psig) vagy abszolút nyomás (psia) értékeket. . A vákuummérésnek ezért nullánál kisebbnek kell lennie. A negatív gage nyomást általában az adott rendszer vákuumának és a légköri nyomás különbségének definiálják.
Vákuummérés
Többféle mérőműszer méri a vákuumszintet. A Bourdon cső típusú nyomtávmérő kompakt és a legszélesebb körben használt eszköz a vákuumrendszer működésének és teljesítményének ellenőrzésére. A mérés egy ívelt elasztikus Bourdon-cső deformációján alapul, amikor vákuumot alkalmaznak a mérőeszköz csatlakozójára. Megfelelő összekapcsolás esetén az összetett Bourdon-csőmérők vákuumot és pozitív nyomást egyaránt jeleznek. a vákuummérő a jelátalakító. A vákuum vagy a nyomás elhajítja a rugalmas fém membránt. Ez az alakváltozás az összekapcsolt áramkörök elektromos jellemzőit megváltoztatja, így a vákuumszintet képviselő elektronikus jelet eredményez.
3. ábra. Az abszolút nyomásmérő a vákuumot a két lábán lévő higanyszint különbségként méri.
Egy U-csöves manométer, a 2. ábra mutatja a két nyomás különbségét. A legegyszerűbb formájában a manométer egy átlátszó U-cső, amely félig van higanynal töltve. A cső mindkét végén légköri nyomásnak van kitéve. A higany szintje az egyes lábakon megegyezik.Vákuum alkalmazása az egyik lábra a higany emelkedését eredményezi abban a le g és a másikba esni. A két szint közötti magasságkülönbség a vákuumszintet jelzi. A manométerek közvetlenül mérhetik a vákuumot 29,25 hüvelyk-Hg értékre.U alakú, mint a manométer, de az abszolút nyomásmérő egyik lába le van zárva, 3. ábra. A higany kitölti ezt a lezárt lábat, amikor a műszer nyugalomban van. Vákuum alkalmazása a lezáratlan lábon csökkenti a higanyszintet a lezárt lábon. A vákuumszintet csúszó skálával mérjük, amelynek nulla pontja van a hegesztési szintnél a lezáratlan lábon. Így ez a mérőműszer kompenzálja a légköri nyomás változását.
Ipari vákuumrendszerek
A vákuum három tartományba esik:
- durva (vagy durva), legfeljebb 28 hüvelyk-Hg
- közepes (vagy finom), egy mikronig terjedő,
- magas, egy mikronnál nagyobb.
Szinte az összes ipari vákuumrendszer durva. Valójában a legtöbb emelő- és munkaeszköz-alkalmazás csak 12-18 hüvelyk-Hg vákuumszinteken működik. Ennek oka, hogy általában gazdaságosabb növelni az emelő- vagy tartóerőt a munkadarab és a vákuumpohár közötti érintkezési terület növelésével, mint ha nagyobb vákuumot húzna és ugyanazt az érintkezési területet használja. olyan eljárási alkalmazásokra használják, mint a molekuláris desztilláció, a fagyasztva szárítás, a gáztalanítás és a bevonási műveletek. A nagy vákuumot laboratóriumi eszközökben használják, például elektronmikroszkópokban, tömegspektrométerekben és részecskegyorsítókban. és védőeszközök. A szivárgás megelőzése különösen fontos a vákuumrendszereknél, mert még a nagyon kicsi szivárgások is nagymértékben ronthatják a teljesítményt és a hatékonyságot. Műanyag csövek használata esetén – mint az gyakran előfordul – ellenőrizze, hogy vákuumszolgáltatásra tervezték-e. Ellenkező esetben a cső falai vákuum alatt összeomolhatnak és megakadályozhatják az áramlást. Ezenkívül a vákuumvezetékeknek olyan rövideknek és keskenyeknek kell lenniük, amelyek gyakorlati szempontból korlátozzák a kiürítendő levegő mennyiségét.
A munkaeszközök alkalmazásának fontos tervezési szempontja, hogy a vákuumszivattyút csak a vákuumszint elérése érdekében használja. kívánt. Amint a munkadarab érintkezik a vákuumcsészével és a kívánt vákuum elérhető, a normálisan zárt szelep áramtalanítása korlátlan ideig tartja a vákuumot – feltéve, hogy nem történik szivárgás. A vákuum ilyen módon történő tartása nem fogyaszt energiát és elkerüli a vákuumszivattyú folyamatos üzemeltetését. szivárgás. Ezt a szelepet úgy tervezték, hogy elkerülje a hamis riasztás kikapcsolását porózus munkadarabok (például karton) tartásakor, ugyanakkor megakadályozza, hogy az egyik vákuumcsésze szivárgása csökkentse a szomszédos pohár vákuumját.
Vákuumszivattyú kiválasztása
A megfelelő vákuumszivattyú kiválasztásának első fő lépése az alkalmazás vákuumszükségletének összehasonlítása a kereskedelmi szivattyúk maximális vákuumértékeivel. Alacsony szinten a szivattyúk széles választéka áll rendelkezésre. De a vákuumszint növekedésével a választék szűkül, néha odáig, hogy csak egy típusú szivattyú áll rendelkezésre.
A rendszer vákuumigényének kiszámításához vegye figyelembe az összes működtetett munkaeszközt. Az eszközök vákuumát meghatározhatjuk a kézikönyv képletei, elméleti adatok, katalógus információk, teljesítménygörbék vagy prototípus rendszerekkel végzett tesztek alapján végzett számításokkal. Miután megismerte a szükséges vákuumot, elkezdheti keresni az alkalmazás követelményeinek megfelelő szivattyúkat. / p>
A szivattyú maximális vákuumértékét általában folyamatos vagy szakaszos üzemi ciklusokra fejezik ki, és a szivattyú gyártói kaphatják meg. Mivel a maximális elméleti vákuum tengerszint felett 29,92 in-Hg, a szivattyú tényleges képességei ezen az elméleti értéken alapulnak és összehasonlítják őket. A szivattyú kialakításától függően a vákuumhatár 28 és 29,5 in-Hg között mozog, vagyis a maximális elméleti érték körülbelül 93\% -a vagy 98\% -a. Egyes szivattyútípusoknál a maximális vákuumértékezen a gyakorlati felső határon kell alapulnia. Másoknál, ahol a hőelvezetés problémát jelent, a maximális vákuumérték figyelembe veheti a megengedett hőmérséklet-emelkedést is.
Mechanikus vákuumszivattyúk
A hagyományos vákuumszivattyú kompresszornak tekinthető, amelynek légnyomás alatti beömlésével és légköri nyomáson történő kisütésével működik. A kompresszorok és a vákuumszivattyúk azonos szivattyúzási mechanizmusokkal rendelkeznek. A vákuumszivattyút egyszerűen vezetik a levegő eltávolításához egy zárt tartályból és a kipufogógázból a légkörbe, ami éppen ellentétes azzal, amit egy kompresszor tesz. Bár a gépek sok hasonlóságot mutatnak, a rendszer tervezésénél két jelentős különbséget kell figyelembe venni a kompressziós és a vákuumszivattyúzási műveletek között. A vákuumszivattyú által létrehozott maximális nyomásváltozás korlátozott; soha nem lehet magasabb, mint a légköri nyomás. Ráadásul a vákuum növekedésével a szivattyún áthaladó levegő mennyisége folyamatosan csökken.Ezért végül magának a szivattyúnak el kell fogadnia gyakorlatilag az összes keletkező hőt.
A mechanikus vákuumszivattyúkat általában pozitív vagy nem pozitív (dinamikus) elmozdulásoknak minősítik. A pozitív térfogatú szivattyúk viszonylag állandó levegőmennyiséget szívnak fel a vákuumszint bármilyen változása ellenére, és viszonylag nagy vákuumot képesek meghúzni. A pozitív térfogatáramú szivattyúk fő típusai a következők: dugattyús és lengő dugattyú, forgólapát, membrán, karéjos rotor és forgócsavaros kivitel.
A nem pozitív térfogatú szivattyúk kinetikus energiaváltozással mozognak a levegőből zárt rendszer. Nagyon nagy áramlási sebességet biztosítanak, de nem képesek nagy vákuumot elérni. A fő, nem pozitív térfogatú szivattyúk többfokozatú centrifugális, axiális áramlású egységek és regeneratív (vagy perifériás) fúvók. Ezek közül csak a fúvó gazdaságos választás önálló vagy dedikált vákuumrendszereknél.
A hőmérsékleti szempontok nagyon fontosak a mechanikus vákuumszivattyú kiválasztásakor, mert a magas külső vagy belső hő nagyban befolyásolhatja a szivattyú teljesítményét és szervizelését. élet. A belső szivattyú hőmérséklete azért fontos, mert a vákuumszint növekedésével kevesebb levegő van jelen a keletkező hő elvezetésére, ezért a szivattyúnak többet kell magába szívnia. Nagyvákuumú alkalmazásokhoz gyakran nagy teljesítményű hűtőrendszerekkel rendelkező szivattyúkra van szükség. De a könnyű munkaszivattyúk rövid ideig maximális vákuumban működhetnek, ha a ciklusok között megfelelő lehűlési időszak van. A szivattyú teljes hőmérséklet-emelkedést tapasztal az összes rá ható hőforrás következtében – a belső eredetű hő és a belső szivárgás, a sűrítés, a súrlódás és a külső környezeti hőmérséklet okozta hő következtében.
Venturi típusú vákuumszivattyúk
Sok vákuumot igénylő gép sűrített levegőt is használ. Ha pedig csak szakaszosan van szükség vákuumra, akkor a már rendelkezésre álló sűrített levegő felhasználható vákuum előállítására egy vákuumgenerátornak nevezett eszközön keresztül, amelyet vákuumkidobónak vagy vákuumszivattyúnak is neveznek. Ezenkívül a sűrített levegő vákuumcsészével kombinálva is felhasználható levegőfúvás előállításával a munkadarab felszabadulásának meggyorsításához.
A vákuumgenerátorok a Venturi-elv alapján működnek, 4. ábra. Szűrt, kenetlen a sűrített levegő a A bemeneten keresztül jut be. A diffúzor nyílása (fúvóka), B , a légáram sebességének növekedését idézi elő, ezzel csökkentve nyomását, ami vákuumot hoz létre a C . A légáram a kipufogódob D révén a légkörbe jut.
A vákuumgenerátorok számos előnyt kínálnak. Kompaktak és könnyűek, ezért gyakran a használat helyén vagy annak közelében szerelhetők fel. Olcsóak, és mivel nincsenek mozgó alkatrészeik, nem igénylik a mechanikus vákuumszivattyúkkal kapcsolatos karbantartást. Nincs szükségük elektromos áramforrásra, mert egy meglévő sűrített levegős rendszerbe csapolva vákuumot hoznak létre. Ha azonban gépbe szerelik, akkor a meglévő pneumatikus rendszer kapacitását növelni kell. A hőtermelés, amely gyakran korlátozó tényező a mechanikus vákuumszivattyúknál, kevéssé foglalkoztatja a vákuumgenerátorokat.
A mechanikus szivattyúkat leggyakrabban úgy írják le, hogy folyamatosan gépet biztosítsanak vákuummal. De sok ilyen gép valójában csak szakaszosan használja a vákuumot, sok különböző helyen. Ilyen esetekben a vákuumgenerátorok praktikus alternatívát nyújthatnak, ha a vákuumot szakaszosan adják meg minden forrásnál, nem pedig folyamatosan az egész gépet. A vákuumgenerátorokat évtizedek óta használják, de a viszonylag új fejlesztések eredményeként olyan fúvókák kerültek kialakításra, amelyek nagyobb működési hatékonyságot nyújtanak.
A Venturis alkalmazásának másik fejlesztése a többlépcsős vákuumgenerátor. Ebben a konfigurációban két vagy több vákuumgenerátort vezetnek sorba, hogy nagyobb vákuumáramot hozzanak létre anélkül, hogy nagyobb sűrített levegőt használnának. Lényegében az első fúvóka kipufogógáza (amely meghatározza a maximálisan elérhető vákuumszintet) szolgál a második szakasz bemeneteként. A második szakasz kipufogógáza ezután a harmadik szakasz bemeneteként szolgál. Ez azt jelenti, hogy a többlépcsős generátor gyorsabban evakuálja az adott térfogatot, mint az egylépcsős generátor, de végül mindkettő ugyanazt a vákuumszintet fogja meghúzni.
A vákuumgenerátor kiválasztása a szükséges emelési erőtől függ. a kiürítendő levegő mennyisége.Az emelőerő a vákuum szintjétől függ, amelyet a generátor képes húzni – ami viszont függ a szállított levegő nyomásától – és a vákuumcsésze tényleges területétől. A legtöbb alkalmazásban fontos, hogy a generátor a lehető legrövidebb időn belül képes legyen a szükséges vákuum lehúzására a levegőfogyasztás minimalizálása érdekében.
Válasz
Ez bizonyos mértékben attól függ, hogy mi lenne az abszolút vákuum legyen, és azt szeretné, hogy hol legyen.
Ha bármilyen anyagot (atomot vagy molekulát) nem igénylő kötetet szeretne, akkor itt a Földön létre lehet hozni.
DE.
Csak rendkívül kis mennyiségben és nagyon rövid ideig.
Általában részecske a sűrűség csökken, amikor csökkenti a nyomást. Normál körülmények között 10 ^ 20 részecskét (molekulát vagy atomot) kap köbcentiméterenként. Amikor lemegy az ultra nagy vákuumba (10 ^ -10 mbar nyomás) egy olyan kamrában, mint amely az alábbi képen látható, akkor millió köbméterenkénti részecske jut. Még mindig elég sokat, de nem lehet alacsonyabb szintet elérni a „szokásos” tudományos felszereléssel.
(Multiprobe Surface Science System itt: NBMC )
Az alacsonyabb szint eléréséhez meg kell látogatnia a CERN-et, ahol megtalálható az „anti-matter container” 10 ^ – 17 mbar nyomás belül.
(Ioncsapda a CERN-ben)
Ez olyan, mint száz részecske egy köbcentiméter. Tekintsük egy atom méretét 10 ^ -12 m körüli értéknek, és ilyet kapunk, mint például rövid élettartamú, több köbmilliméteres térfogat, abszolút vákuummal az atomok között (átlagosan). Most beszélünk! Ez az a mennyiség, amelyre egy normális ember (nem fizikus) könnyen gondolhat.
Ha ez nem elég neked, akkor természetes vákuumra kell menni. És ez nyilvánvalóan nem figyelhető meg a Földön, mivel rengeteg dolog repül körülöttünk.
Tehát el kell költöznie bolygónkon kívül. 10 ^ -17 mbar (CERN-szerű) nyomás esetén meg kell látogatnia a bolygóközi teret, de TÖBBET akarunk! Úgy értem, kevesebb …
A következő lépés az lenne, ha elhagynánk a Naprendszert és a csillagközi térbe költöznénk. Galaxisunkban a becsült csillagközi részecskesűrűség köbméterenként körülbelül ötvenezer. WHOA! Az ujját abszolút vákuumba teheti! Csak egy kis ideig, mivel az űrruhádból elpárolgó molekulák gyorsan szennyeznék. És ha az ujj nem elég, akkor lépjünk az intergalaktikus térbe köbméterenként egy részecskével . Most az egész fejed belefér az abszolút vákuumba!
(Azt hiszem, ez lenne az a hely, ahol néhány ember megtalálhatná az élet egyensúlyát. Teljesen semmi a fején kívül és belül!)
Gratulálunk, ha sikerült elolvasnia a fentieket, és idáig eljutott.
DE.
Ezen a ponton Ki kell ábrándítanom téged! Még ha be is tévedne az intergalaktikus térbe, és valóban üres helyet keresne, ahová be tudja tenni a fejét, csak akkor jönne rá, hogy tele van… ENERGIA-val! A kozmikus mikrohullámú háttér ott van. Az Öregrobbanás idejéből származó ereklyesugárzás az Univerzum minden szegletében vár rád …
Igen – ha valaha is megszabadulnál minden anyagtól, akkor is sok energia maradna.
És még ha valahogyan is képes lenne az összes sugárzást átvilágítani, a kvantumelmélet nem hagyja, hogy egyedül legyél … mivel a teljesen végső abszolút kvantumvákuum is tele van energiaingadozásokkal és virtuális részecskékkel. Tehát a következtetés a következő:
AZ UNIVERZUMBAN SEMHOL NEM LEHET ABSZOLUTT VÁKUM.
Hoppá! Sajnálom. Elfelejtettem elmondani, hogy elég sokáig tudjuk? Mivel Arisztotelész azt mondta, hogy a természet kétezer évvel ezelőtt utálkozik a vákuummal ?