Cara mengira masa penurunan pam
Dalam praktiknya, sebagai contoh, ketika menganggarkan kos sebuah kilang vakum yang dirancang, pengiraan masa pam dari kelajuan pam Seff, tekanan yang diperlukan p, dan isipadu ruang V dengan formula yang disediakan akan terlalu menyusahkan dan memakan masa. Nomogram sangat membantu di sini. Dengan menggunakan nomogram dalam Rajah. 9,7, seseorang boleh dengan cepat menganggarkan masa pam untuk loji vakum yang dikosongkan dengan pam putar, jika kelajuan pam yang terlibat adalah agak tetap melalui kawasan tekanan yang terlibat. Dengan mempelajari contoh-contoh yang diberikan, seseorang dapat dengan mudah memahami aplikasi nomogram.
Rajah 9,7 Nomogram untuk penentuan masa pam turun tp bagi sebuah kapal dalam julat tekanan vakum kasar.
Kolum ➀: Isipadu kapal V dalam liter
Kolum ➁: Kelajuan pam maksimum yang berkesan Seff,max di dalam kapal (kiri) liter per saat atau (kanan) meter padu per jam.
Kolum ➂: Masa pam turun tp dalam (atas kanan) saat atau (tengah kiri) minit atau (bawah kanan) jam.
Kolum ➃: Kanan:
Tekanan pEND dalam milibar pada akhir waktu pam jika tekanan atmosfera pSTART (pn = 1013) berlaku pada permulaan waktu pam. Tekanan yang diingini pEND perlu dikurangkan oleh tekanan akhir pam pult, p dan nilai pembezaan perlu digunakan dalam lajur. Jika terdapat aliran qpV,in, nilai pend – pult,p – qpV,in / Seff, max perlu digunakan dalam lajur.
Kiri:
Nisbah pengurangan tekanan R = (pSTART – pult,p – qpV,in / Seff,max)/(pEND – pult,p – qpV,in / Seff,max), jika tekanan pSTART berlaku pada permulaan operasi pam dan tekanan perlu diturunkan kepada pEND dengan mengepam turun. Kebergantungan tekanan terhadap kelajuan pam diambil kira dalam nomogram dan dinyatakan dalam lajur ➄ ult,p. Jika tekanan pam pult,p adalah kecil berbanding dengan tekanan pend yang diinginkan pada akhir operasi pam, ini bersamaan dengan kelajuan pam yang tetap S atau Seff sepanjang proses pam.
Contoh 1 berkaitan dengan nomogram 9,7:
Sebuah bekas dengan isipadu V = 2000 l perlu dipam dari tekanan pSTART = 1000 mbar (tekanan atmosfera) kepada tekanan pEND = 10-2 mbar dengan menggunakan pam plunger berputar yang mempunyai kelajuan pam yang berkesan di dalam bekas Seff,max = 60 m3/h = 16,7 l · s-1. Masa pemampatan boleh diperoleh daripada nomogram dalam dua langkah:
1) Penentuan τ: Sebuah garis lurus dilukis melalui V = 2000 l (kolum ➀ dan Seff = 60 m3/h-1 = 16,7 l · s-1 (kolum ➁ dan nilai t = 120 s = 2 min dibaca pada persilangan garis lurus ini dengan kolum ➂ (perhatikan bahawa ketidakpastian prosedur ini adalah sekitar Δτ = ± 10 s sehingga ketidakpastian relatif adalah sekitar 10 %).
2) Penentuan tp: Tekanan akhir pam putar adalah pult,p = 3 · 10-2 mbar, alat tersebut bersih dan kebocoran boleh diabaikan (tetapkan qpV,in = 0); ini adalah pSTART – pult,p = 10-1 mbar – 3 · 10-2 mbar = 7 · 10-2 mbar. Sekarang satu garis lurus dilukis melalui titik yang ditemui di bawah 1) τ = 120 s (ruang ➂ dan titik pEND – pult,p = 7 · 10-2 mbar (ruang ➄ dan persilangan garis lurus ini dengan ruang ➃ tp = 1100 s = 18,5 min dibaca. (Sekali lagi, ketidakpastian relatif prosedur adalah sekitar 10% sehingga ketidakpastian relatif tp adalah sekitar 15%.) Dengan mengambil kira faktor keselamatan tambahan sebanyak 20 %, seseorang boleh menganggap masa pam adalah tp = 18,5 min · (1 + 15 % + 20 %) = 18,5 min · 1,35 = 25 min.
Contoh 2 berkaitan dengan nomogram 9,7:
Sistem vakum yang bersih dan kering (qpV,in = 0) dengan V = 2000 l (seperti dalam contoh 1) akan dipam hingga tekanan pEND = 10-2 mbar. Oleh kerana tekanan ini lebih kecil daripada tekanan akhir pam piston putar (Seff,max = 60 m3/j = 16,7 l ( s-1 = 3 · 10-2 mbar), pam Roots mesti digunakan bersama dengan pam piston putar. Yang pertama mempunyai tekanan permulaan p1 = 20 mbar, kelajuan pam Seff,max = 200 m3/h – 55 l · s-1 serta pult,p – 4 · 10-3 mbar. Dari pstart = 1000 mbar hingga p = 20 mbar, pam piston berputar digunakan dan kemudian sambungkan pam Roots dari p1 = 20 mbar hingga pEND = 10-2 mbar, di mana pam piston berputar bertindak sebagai pam sokongan. Untuk langkah pam yang pertama, satu memperoleh pemalar masa τ = 120 s = 2 min daripada nomogram seperti dalam contoh 1 (garis lurus melalui V = 2000 l, Seff = 16,7 l · s-1). Jika titik ini dalam lajur ➂ disambungkan dengan titik p1 - pult,p = 20 mbar – 3 · 10-2 mbar = 20 mbar (pult,p diabaikan di sini, iaitu pam piston berputar mempunyai kelajuan pam yang tetap di seluruh julat dari 1000 mbar hingga 20 mbar) dalam lajur ➄, maka diperoleh tp,1 = 7,7 min. Pam Roots mesti mengurangkan tekanan dari p1 = 20 mbar kepada pEND = 10-2 mbar, iaitu nisbah pengurangan tekanan R = (20 mbar – 4 · 10-3 mbar) / (10-2 mbar-4 · 10-3) = 20/6 · 10-3 mbar = 3300.
Pemalar masa diperoleh (garis lurus V = 2000 l dalam lajur ➀, Seff = 55 l · s–1 dalam lajur ➁) pada = 37 s (dalam lajur ➂).
Jika titik ini dalam lajur ➂ disambungkan kepada R = 3300 dalam lajur ➄, maka diperoleh dalam lajur ➃ tp, 2 = 290 s = 4,8 min. Jika seseorang mengambil kira tu = 1 min untuk masa pertukaran, ini menghasilkan masa pam turun tp = tp1 + tu + tp2 = 7,7 min + 1 min + 4,8 min = 13,5 min.
Masa pam turun bagi pam sudu putar dan pam piston putar, selagi kelajuan pam yang terlibat adalah tetap hingga tekanan yang diperlukan, boleh ditentukan dengan merujuk kepada contoh 1.
Secara umum, pam Roots tidak mempunyai kelajuan pam yang tetap dalam kawasan kerja yang terlibat. Untuk penilaian masa pam, biasanya sudah memadai untuk menganggap kelajuan pam purata. Contoh 2 dan 3 pada nomogram menunjukkan, dalam konteks ini, bahawa bagi pam Roots, nisbah pemampatan K merujuk bukan kepada tekanan atmosfera (1013 mbar), tetapi kepada tekanan di mana pam Roots dihidupkan.
Dalam kawasan vakum sederhana, evolusi gas atau kadar kebocoran menjadi sangat ketara. Daripada nomogram 9,10, pengiraan masa pam ke bawah yang sepadan dalam kawasan vakum ini boleh dianggarkan.
Rajah 9,10 Penentuan masa pam dalam julat vakum sederhana, mengambil kira pengeluaran gas dari dinding.
Nomogram menunjukkan hubungan antara kelajuan pam nominal pam, isipadu ruang, saiz dan sifat permukaan dalam serta masa yang diperlukan untuk mengurangkan tekanan dari 10 mbar ke 10-3 mbar.
Contoh 1: Suatu ruang mempunyai isipadu 70 m3 dan luas permukaan dalam 100 m2; pengeluaran gas yang ketara sebanyak 2 · 10-3 mbar · l · s-1 · m-2 diandaikan. Soalan pertama adalah untuk menentukan sama ada pam dengan kelajuan pam nominal 1300 m3/j adalah sesuai dalam kes ini. Koordinat untuk kawasan permukaan yang berkaitan seluas 100 m2 dan evolusi gas sebanyak 2 · 10-3 mbar · l · s-1 · m-2 menghasilkan satu titik persilangan A, yang disambungkan ke titik B melalui garis yang menanjak dan kemudian dihubungkan melalui garis menegak ke lengkung yang berdasarkan kelajuan pam sebanyak 1300 m3/h (D). Jika unjuran ke lengkung berada dalam kawasan lengkung yang ditandakan (F), kelajuan pam adalah mencukupi untuk evolusi gas. Masa pam turun yang relevan (pengurangan tekanan dari 10 mbar ke 10-3 mbar) kemudian diberikan sebagai 30 min berdasarkan garis yang menghubungkan titik 1300 m3/h pada skala kelajuan pam ke titik 70 m3 (C) pada skala isipadu: pengembangan ini menghasilkan titik persilangan pada 30 min (E) pada skala masa.
Dalam contoh 2, seseorang perlu menentukan kelajuan pam yang
pam mesti ada jika kapal (isipadu = lebih kurang. 3 m3) dengan a
luas permukaan 16 m2 dan evolusi gas yang rendah
8 · 10-5 mbar · l · s-1 · m-2 perlu dievakuasi dari 10 mbar ke
10-3 mbar dalam masa 10 minit. Nomogram menunjukkan bahawa
dalam kes ini, pam dengan kelajuan pam nominal 150 m3/j adalah sesuai.
Dalam banyak aplikasi, adalah wajar untuk mengaitkan tekanan yang dapat dicapai pada bila-bila masa dengan masa penurunan pam. Ini mudah dilakukan dengan merujuk kepada nomogram 9,7.
Sebagai contoh pertama, ciri pam turun – iaitu, hubungan tekanan p (ditandakan sebagai tekanan yang diingini pend) versus masa pam tp – diperoleh daripada nomogram untuk mengosongkan sebuah kapal dengan isipadu 5 m3 menggunakan pam plunger putar satu peringkat E 250 dengan kelajuan pam berkesan Seff = 250 m3/j dan tekanan akhir pend,p = 3 · 10-1 mbar apabila beroperasi dengan balast gas dan pada pend,p = 3 · 10-2 mbar tanpa balast gas. Pemalar masa τ = V / Seff (lihat persamaan 2,36) adalah sama dalam kedua-dua kes dan mengikut nomogram 9,7 adalah kira-kira 70 s (ruang 3). Untuk sebarang nilai pend > pend,p garis lurus yang menghubungkan "titik 70 s" pada ruang 3 dengan nilai (pend – pend,p) pada skala kanan ruang 5 memberikan nilai tp yang sepadan. Hasil prosedur ini ditunjukkan sebagai lengkung a dan b dalam Rajah. 2,77.
Rajah 2,77 Masa pam, tp, bagi sebuah kapal 5 m3 menggunakan pam plunger putar E250 yang mempunyai kelajuan pam nominal 250 m3/j dengan (a) dan tanpa (b) balast gas, serta kombinasi pam Roots/pam plunger putar WA 1001 / E250 untuk tekanan pemotongan 10 mbar bagi WA 1001 (e).
Mengira masa penurunan pam untuk sistem pam vakum
Adalah agak lebih membosankan untuk menentukan hubungan (pend,tp) bagi gabungan pam. Contoh kedua yang dibincangkan dalam yang berikut berkaitan dengan mengepam keluar sebuah kapal dengan isipadu 5 m3 menggunakan kombinasi pam Roots pump WA 1001 dan backing pump E 250 (seperti dalam contoh sebelumnya). Pam bermula dengan pam E 250 yang beroperasi tanpa gas ballas sahaja, sehingga pam Roots dihidupkan pada tekanan 10 mbar. Sebagai ciri kelajuan pam bagi kombinasi WA 1001/ E 250 – berbeza dengan ciri E 250 – tidak lagi merupakan garis lurus mendatar di sepanjang bahagian terbaik jangka tekanan (bandingkan ini dengan kursus ciri yang sepadan untuk kombinasi WA 2001 / E 250 dalam Rajah. 2,19), seseorang memperkenalkan, sebagai anggaran, nilai purata Seff, yang berkaitan dengan julat tekanan yang ditentukan. Dalam kes kombinasi WA 1001/ E 250, angka purata berikut adalah terpakai:
Seff = 800 m3/j dalam julat 10 – 1 mbar,
Seff = 900 m3/h dalam julat 1 mbar hingga 5 · 10-2 mbar,
Seff = 500 m3/h dalam julat 5 · 10-2 hingga 5 · 10-3 mbar
Tekanan akhir bagi kombinasi WA 1001 / E 250 adalah: Pend,p = 3 · 10-3 mbar. Daripada angka-angka ini, pemalar masa yang sepadan dalam nomogram boleh ditentukan; dari situ, masa pam turun tp boleh dicari dengan mengira pengurangan tekanan R di sebelah kiri lajur 5. Hasilnya adalah lengkung c dalam Rajah. 2,77.
Pengiraan yang dibantu komputer di Leybold
Sudah tentu, pengiraan untuk sistem industri kami dilakukan oleh program komputer. Ini memerlukan komputer berprestasi tinggi dan oleh itu biasanya tidak tersedia untuk pengiraan awal yang mudah.
Pengosongan sebuah bilik di mana gas dan wap dihasilkan
Pemerhatian sebelumnya mengenai masa pam kosong akan berubah dengan ketara jika wap dan gas muncul semasa proses pengosongan. Dengan proses bake-out secara khusus, sejumlah besar wap boleh timbul apabila permukaan ruang dibersihkan daripada pencemaran. Masa penurunan pam yang diperlukan bergantung kepada parameter yang sangat berbeza. Peningkatan pemanasan dinding ruang disertai dengan peningkatan desorpsi gas dan wap dari dinding. Walau bagaimanapun, kerana suhu yang lebih tinggi menyebabkan gas dan wap dari dinding keluar dengan lebih cepat, kadar di mana ia boleh dikeluarkan dari ruang juga meningkat.
Magnitud suhu yang dibenarkan untuk proses bake-out yang dimaksudkan akan, sememangnya, ditentukan terutamanya oleh bahan di dalam ruang. Masa pam turun yang tepat hanya dapat dianggarkan melalui pengiraan jika jumlah wap yang berkembang dan dipam diketahui. Namun, ini jarang berlaku kecuali dengan proses pengeringan.
Asas Teknologi Vakum
Muat turun e-Buku kami "Asas Teknologi Vakum" untuk mengetahui keperluan dan proses pam vakum.
Rujukan
- Simbol vakum
- Glosari unit
- Rujukan dan sumber
Simbol vakum
Simbol vakum
Sebuah glosari simbol yang biasa digunakan dalam diagram teknologi vakum sebagai representasi visual jenis pam dan bahagian dalam sistem pam.
Glosari unit
Glosari unit
Tinjauan mengenai unit pengukuran yang digunakan dalam teknologi vakum dan apa yang dimaksudkan dengan simbol-simbol tersebut, serta padanan moden bagi unit-unit sejarah.
Rujukan dan sumber
Rujukan dan sumber
Rujukan, sumber dan bacaan lanjut berkaitan dengan pengetahuan asas teknologi vakum
Simbol vakum
Sebuah glosari simbol yang biasa digunakan dalam diagram teknologi vakum sebagai representasi visual jenis pam dan bahagian dalam sistem pam.
Glosari unit
Tinjauan mengenai unit pengukuran yang digunakan dalam teknologi vakum dan apa yang dimaksudkan dengan simbol-simbol tersebut, serta padanan moden bagi unit-unit sejarah.
Rujukan dan sumber
Rujukan, sumber dan bacaan lanjut berkaitan dengan pengetahuan asas teknologi vakum