In principe rijzen er twee onafhankelijke vragen over de grootte van een vacuümsysteem: 

1. Welke effectieve pompsnelheid moet de pompopstelling handhaven om de druk in een bepaald vat gedurende een bepaalde tijd tot een gewenste waarde te verlagen? 
2. Welke effectieve pompsnelheid moet de pompopstelling bereiken tijdens een vacuümproces, zodat gassen en dampen die in het vat vrijkomen snel kunnen worden weggepompt terwijl een bepaalde druk (de bedrijfsdruk) in het vat wordt gehandhaafd en niet wordt overschreden?
   
   Tijdens het afpompen van bepaalde processen (bv. drogen en verwarmen) ontstaan dampen die oorspronkelijk niet aanwezig waren in de vacuümkamer, waardoor een derde vraag rijst: 
   
   
3. Welke effectieve pompsnelheid moet de pompopstelling bereiken om het proces binnen een bepaalde tijd te voltooien? 

Onder de effectieve pompsnelheid van een pompopstelling wordt verstaan de werkelijke pompsnelheid van de gehele pompopstelling die op het vat heerst. De nominale pompsnelheid van de pomp kan dan uit de effectieve pompsnelheid worden bepaald als de stromingsweerstand (geleidingsvermogens) van de baffles, koudevangers, filters, kleppen, en de leidingen tussen de pomp en het vat bekend zijn (zie pagina over geleidingsvermogen ). Bij de bepaling van de vereiste nominale pompsnelheid wordt er verder van uitgegaan dat het vacuümsysteem lekdicht is; daarom moet de leksnelheid zo klein zijn dat van buitenaf instromende gassen onmiddellijk door de aangesloten pompopstelling worden afgevoerd en de druk in het vat niet verandert (zie Lekdetectie voor meer informatie). De hierboven onder 1., 2. en 3. genoemde vragen zijn kenmerkend voor de drie meest essentiële oefeningen van de vacuümtechniek. 

1. Evacuatie van het vat om een gespecificeerde druk te bereiken. 
2. Het verpompen van voortdurend veranderende hoeveelheden gas en damp bij een bepaalde druk. 
3. Het verpompen van de gassen en dampen die tijdens een proces worden geproduceerd door variatie in temperatuur en druk. 

De initiële evacuatie van een vacuümkamer wordt in de midden-, hoog- en ultrahoogvacuümregio's beïnvloed door de voortdurende ontwikkeling van gashoeveelheden, omdat in deze regio's de ontsnapping van gassen en dampen uit de wanden van het vat zo groot is dat ze alleen de afmetingen en het ontwerp van het vacuümsysteem bepalen. 

In dit geval is de vereiste effectieve pompsnelheid S _eff van een vacuümpomp alleen afhankelijk van de vereiste druk p, het volume V van de container en de afpomptijd t. 

Bij een constante pompsnelheid S _eff en in de veronderstelling dat de einddruk p _end die met de pompopstelling kan worden bereikt, zodanig is dat p _end << p, wordt de afname met de tijd van de druk p(t) in een kamer gegeven door de vergelijking: 

Vanaf 1013 mbar op het tijdstip t = 0 wordt de effectieve pompsnelheid als volgt berekend, afhankelijk van de afpomptijd t uit vergelijking (2,32):

Maak kennis met de dimensieloze factor 

in vergelijking (2,34) wordt de relatie tussen de effectieve pompsnelheid Seff en de afpomptijd t gegeven door 

De verhouding V/Seff wordt gewoonlijk aangeduid als een tijdconstante τ. De afpomptijd van een vacuümkamer van atmosferische druk naar een druk p wordt dus gegeven door:

De afhankelijkheid van de factor van de gewenste druk wordt weergegeven in Afb. 2,75. De pompsnelheid van eentraps draaischuif- en draaizuigerpompen daalt tot onder 10 mbar met gasballast en tot onder 1 mbar zonder gasballast. Dit fundamentele gedrag verschilt voor pompen van verschillende afmetingen en typen, maar mag niet worden genegeerd bij het bepalen van de afhankelijkheid van de afpomptijd van de pompgrootte. Er moet op worden gewezen dat de vergelijkingen (2,32 tot 2,36) ook Fig. 2,75 alleen van toepassing wanneer de einddruk die met de gebruikte pomp wordt bereikt, meerdere ordes van grootte lager is dan de gewenste druk. 

Voorbeeld: Een vacuümkamer met een volume van 500 l moet binnen 10 minuten tot 1 mbar worden afgepompt. Welke effectieve pompsnelheid is vereist? 
500 l = 0,5 m³; 10 min = 1/6 uur 
Volgens vergelijking (2,34) volgt dat: 

Voor het bovenstaande voorbeeld leest u de waarde 7 af van de rechte lijn in Afb. 2,75. Van de onderbroken lijn wordt echter een waarde van 8 afgelezen. Volgens vergelijking (2,35) wordt het volgende verkregen: 

Het is aanzienlijk moeilijker om algemene formules te geven voor gebruik in het hoogvacuümgebied. Aangezien de pomptijd om een bepaalde hoge vacuümdruk te bereiken in wezen afhangt van de gasontwikkeling van de binnenoppervlakken van de kamer, zijn de toestand en voorbehandeling van deze oppervlakken van groot belang in vacuümtechnologie. Het gebruikte materiaal mag in geen geval poreuze gebieden vertonen of – in het bijzonder met betrekking tot uitbranden – holtes bevatten; de binnenoppervlakken moeten zo glad mogelijk zijn (echt oppervlak = geometrisch oppervlak) en grondig gereinigd (en ontvet) zijn. De gasevolutie varieert sterk afhankelijk van de materiaalkeuze en de oppervlakteconditie. Nuttige gegevens worden verzameld in Tabel X.

De gasevolutie kan alleen experimenteel per geval worden bepaald met de drukstijgingsmethode: het systeem wordt zo grondig mogelijk geëvacueerd en ten slotte worden de pomp en de kamer geïsoleerd door een klep. Nu wordt de tijd gemeten dat de druk in de kamer (volume V) met een bepaalde hoeveelheid stijgt, bijvoorbeeld een vermogen van 10. De gashoeveelheid Q die per tijdeenheid ontstaat, wordt berekend uit: 

(Δp = gemeten drukstijging) 

De gashoeveelheid Q bestaat uit de som van alle gasontwikkelingen en alle eventueel aanwezige lekkages. Of het een gevolg is van gasontwikkeling of lekkage kan worden bepaald met behulp van de volgende methode: 

De hoeveelheid gas die ontstaat door gasontwikkeling moet na verloop van tijd kleiner worden, de hoeveelheid gas die het systeem binnenkomt door lekkage blijft na verloop van tijd constant. Experimenteel is dit onderscheid niet altijd gemakkelijk te maken, omdat het vaak een aanzienlijke tijd duurt – bij zuivere gasevolutie – voordat de gemeten druk-tijdcurve een constante (of bijna constante) eindwaarde nadert; dus volgt het begin van deze curve lange tijd een rechte lijn en simuleert zo lekkage (zie Lekdetectie ). 

Als de gasontwikkeling Q en de vereiste druk p _end bekend zijn, is het eenvoudig om de vereiste effectieve pompsnelheid te bepalen: 

Voorbeeld: Een vacuümkamer van 500 l kan een totale oppervlakte hebben (inclusief alle systemen) van ongeveer 5 m². Er wordt uitgegaan van een stabiele gasontwikkeling van 2 · 10 ^-4 mbar · l/s per m² oppervlakte. Dit is een niveau dat te verwachten is wanneer er bijvoorbeeld kleppen of roterende doorvoeren op de vacuümkamer zijn aangesloten. Om een druk van 1 · 10 ^-5 mbar in het systeem te handhaven, moet de pomp een pompsnelheid hebben van 

Alleen al een pompsnelheid van 100 l/s is nodig om de hoeveelheid gas die door de lekken stroomt of zich uit de kamerwanden ontwikkelt, continu weg te pompen. Hier is het evacuatieproces vergelijkbaar met de voorbeelden in het hoofdstuk over grofvacuüm hierboven. In het geval van een diffusiepomp begint het pompproces echter niet bij atmosferische druk, maar bij de voorvacuümdruk pV. Vervolgens verandert vergelijking (2,34) in: 

Bij een tegendruk van p_V = 2 · 10 ^-3 mbar is 'compressie' K in ons voorbeeld: 

Om binnen 5 minuten na het starten van het pompen met de diffusiepomp een einddruk van 1 · 10 ^-5 mbar te bereiken, moet een effectieve pompsnelheid van

In het grofvacuümbereik is het volume van het vat doorslaggevend voor de duur van het pompproces. In de hoog- en ultrahoogvacuümregio's speelt de gasevolutie uit de muren echter een belangrijke rol. In het middenvacuümbereik wordt het pompproces beïnvloed door beide hoeveelheden. Bovendien is in het middenvacuümbereik, vooral met draaischuifpompen, de haalbare einddruk niet meer te verwaarlozen. Als bekend is dat de hoeveelheid gas die de kamer binnenkomt een snelheid Q (in millibar liter per seconde) heeft ten gevolge van gasontwikkeling uit de wanden en lekkage, wordt de differentiële vergelijking (2,32) voor het pompproces 

Integratie van deze vergelijking leidt tot 

waarbij 
p₀ is de druk aan het begin van het pompproces 
p is de gewenste druk 

In tegenstelling tot vergelijking 2.33b laat deze vergelijking geen definitieve oplossing voor Seff toe. Daarom kan de effectieve pompsnelheid voor een bekende gasevolutie niet worden bepaald op basis van de tijd-drukcurve zonder verdere informatie. 

In de praktijk bepaalt de volgende methode daarom een pomp met een voldoende hoge pompsnelheid: 
a) De pompsnelheid wordt berekend uit vergelijking 2,34 als resultaat van het volume van de kamer zonder gasontwikkeling en de gewenste afpomptijd. 
b) Het quotiënt van de gasevolutiesnelheid en deze pompsnelheid wordt bepaald. Dit quotiënt moet kleiner zijn dan de vereiste druk; voor de veiligheid moet het ongeveer tien keer lager zijn. Als niet aan deze voorwaarde wordt voldaan, moet een pomp met een overeenkomstig hogere pompsnelheid worden gekozen.