วิธีการคํานวณเวลาปั๊มลม

แชร์ผ่าน

ในทางปฏิบัติ ตัวอย่างเช่น เมื่อประเมินต้นทุนของโรงงานสุญญากาศที่วางแผนไว้ การคํานวณเวลาปั๊มลงจากความเร็วปั๊มที่มีประสิทธิภาพ S _eff แรงดันที่ต้องการ p และปริมาตรห้อง V ตามสูตรที่นําเสนอจะยุ่งยากและใช้เวลานานเกินไป โนโมแกรมมีประโยชน์มากในที่นี้ โดยการใช้โนโมแกรมในรูปที่ 9.7 สามารถประมาณเวลาการปั๊มลมสําหรับโรงงานสุญญากาศที่ถูกปั๊มด้วยปั๊มโรตารี่ได้อย่างรวดเร็ว หากความเร็วในการปั๊มของปั๊มที่เกี่ยวข้องค่อนข้างคงที่ทั่วบริเวณแรงดันที่เกี่ยวข้อง ด้วยการศึกษาตัวอย่างที่นําเสนอ จะเข้าใจได้ง่ายถึงการประยุกต์ใช้โนโมแกรม

รูปที่ 9.7 โนโมแกรมสําหรับการกําหนดเวลาการปั๊มถ่าย tp ของภาชนะในช่วงแรงดันสุญญากาศแบบหยาบ

คอลัมน์ ♻: ปริมาตรของภาชนะ V เป็นลิตร
คอลัมน์ ♻: ความเร็วในการปั๊มที่มีประสิทธิภาพสูงสุด S _eff ,max ที่ภาชนะในหน่วย (ซ้าย) ลิตรต่อวินาที หรือ (ขวา) ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง
คอลัมน์ ♻: เวลาปั๊มถ่าย t_pเป็นวินาที (ด้านบนขวา) หรือนาที (ตรงกลางซ้าย) หรือชั่วโมง (ด้านล่างขวา)
คอลัมน์ ➃: ขวา:
แรงดัน p _END ในหน่วยมิลลิบาร์เมื่อสิ้นสุดเวลาปั๊มลง หากความดันบรรยากาศ p _START (p_n = 1013 มีผลเหนือกว่าเมื่อเริ่มต้นเวลาปั๊มลง แรงดันที่ต้องการ p _END จะถูกลดลงโดยแรงดันสุดท้ายของปั๊ม p ,p และค่าความแตกต่างจะถูกใช้ในคอลัมน์ หากมีการไหลเข้า qpV,in ค่า p _end - p _ult ,p - q_p V,in / S _eff, max จะถูกใช้ในคอลัมน์
ซ้าย:
อัตราส่วนการลดความดัน R = (p _START - p _ult ,p - q_p V,in / S _eff ,max)/(p _END - p _ult ,p - q_p V,in / S _eff ,max) หากความดัน p _START มีผลเหนือกว่าเมื่อเริ่มต้นการทํางานปั๊มและแรงดันจะถูกลดลงจนถึง p _END โดยการปั๊มลง การพึ่งพาความดันของความเร็วในการปั๊มจะถูกนํามาพิจารณาในโนโมแกรมและแสดงในคอลัมน์ ➄ _ult,p หากคอลัมน์ความดันของปั๊ม,p มีขนาดเล็กสัมพันธ์กับความดันที่รออยู่ซึ่งเป็นที่ต้องการในตอนท้ายของการทํางานปั๊มลง จะสอดคล้องกับความเร็วในการปั๊มคงที่ S หรือ Seff ระหว่างกระบวนการปั๊มทั้งหมด

ตัวอย่าง 1 เกี่ยวกับโนโมแกรม 9.7:
ภาชนะที่มีปริมาตร V = 2000 l จะถูกปั๊มลงจากความดัน p _START = 1000 mbar (ความดันบรรยากาศ) ไปยังความดัน p _END = 10 ^-2 mbar โดยใช้ปั๊มลูกสูบโรตารี่ที่มีความเร็วในการปั๊มที่มีประสิทธิภาพที่ภาชนะ S _eff, max = 60 m³ /h = 16.7 l · s ^-1 เวลาการปั๊มลงสามารถหาได้จากโนโมแกรมในสองขั้นตอน:

1) การหาค่า τ: เส้นตรงถูกวาดผ่าน V = 2000 l (คอลัมน์ ¤ และ S _eff = 60 m³ /h ^-1 = 16.7 l · s ^-1 (คอลัมน์ ¤ และค่า t = 120 s = 2 min จะถูกอ่านออกที่จุดตัดของเส้นตรงเหล่านี้กับคอลัมน์ ¤ (โปรดทราบว่าความไม่แน่นอนของขั้นตอนนี้อยู่ที่ประมาณ Δτ = ± 10 s ดังนั้นความไม่แน่นอนสัมพัทธ์จึงอยู่ที่ประมาณ 10%)

2) การกําหนด tp: ความดันสุดท้ายของปั๊มโรตารี่คือแผง p = 3 · 10-2 mbar อุปกรณ์สะอาดและมีการรั่วไหลเล็กน้อย (ตั้งค่า qpV,in = 0); นี่คือ p _START - p _ult,p = 10 _-1 mbar - 3 · 10 ^-2 mbar = 7 · 10 ^-2 mbar ตอนนี้เส้นตรงจะถูกวาดผ่านจุดที่พบภายใต้ 1) τ = 120 วินาที (คอลัมน์ ¤ และจุด p _END - p _ult,p = 7 · 10 ^-2 mbar (คอลัมน์ ➄ และจุดตัดของเส้นตรงเหล่านี้กับคอลัมน์ ➃ t_p = 1100 วินาที = 18.5 นาที) จะถูกอ่านออก (อีกครั้ง ความไม่แน่นอนสัมพัทธ์ของกระบวนการอยู่ที่ประมาณ 10% ดังนั้น ความไม่แน่นอนสัมพัทธ์ของ tp จึงอยู่ที่ประมาณ 15%) เมื่อพิจารณาปัจจัยด้านความปลอดภัยเพิ่มเติมที่ 20% สามารถสมมติว่าเวลาการปั๊มลงคือ tp = 18.5 นาที · (1 + 15 % + 20 %) = 18.5 นาที · 1.35 = 25 นาที

ตัวอย่าง 2 เกี่ยวกับโนโมแกรม 9.7:
ระบบสุญญากาศที่สะอาดและแห้ง (q _pV,in = 0) ที่มี V = 2000 l (เช่นในตัวอย่าง 1) จะถูกปั๊มลงจนถึงแรงดัน p _END = 10 ^-2 mbar เนื่องจากแรงดันนี้น้อยกว่าแรงดันสูงสุดของปั๊มลูกสูบโรตารี่ (S _eff,max = 60 m³ /h = 16.7 l ( s ^-1 = 3 · 10 ^-2 mbar) จึงต้องใช้ปั๊ม Roots ร่วมกับปั๊มลูกสูบโรตารี่ รุ่นแรกมีแรงดันเริ่มต้น p1 = 20 mbar, ความเร็วในการปั๊ม Seff,max = 200 m³ /h - 55 l · s ^-1 รวมทั้ง p _ult,p - 4 · 10 ^-3 mbar ตั้งแต่ p _start= 1000 mbar ถึง p = 20 mbar จะทํางานร่วมกับปั๊มลูกสูบโรตารี่ จากนั้นจะเชื่อมต่อปั๊ม Roots จาก p₁= 20 mbar ถึง p _END = 10_^-2 mbar โดยที่ปั๊มลูกสูบโรตารี่จะทําหน้าที่เป็นปั๊มสํารอง สําหรับขั้นตอนการปั๊มแรก จะได้ค่าคงที่เวลา τ = 120 วินาที = 2 นาทีจากโนโมแกรมดังในตัวอย่าง 1 (เส้นตรงผ่าน V = 2000 ลิตร, Seff = 16.7 ลิตร · วินาที ^-1) หากจุดนี้ในคอลัมน์ ♻ เชื่อมต่อกับจุด p₁ - p _ult,p = 20 mbar - 3 · 10 ^-2 mbar = 20 mbar (ไม่สนใจ P ของคอลัมน์ เช่น ปั๊มลูกสูบโรตารี่มีความเร็วในการปั๊มคงที่ตลอดช่วงตั้งแต่ 1000 mbar ถึง 20 mbar) ในคอลัมน์ ➄ จะได้ t _p,1 = 7.7 นาที ปั๊ม Roots ต้องลดความดันจาก p1 = 20 mbar เป็น pEND = 10-2 mbar เช่น อัตราส่วนการลดความดัน R = (20 mbar - 4 · 10 ^-3 mbar) / (10 ^-2 mbar ^-4 · 10 ^-3 ) = 20/6 · 10-3 mbar = 3300

ค่าคงที่เวลาจะได้มา (เส้นตรง V = 2000 l ในคอลัมน์ ♻, S _eff = 55 l · s ^-1 ในคอลัมน์ ♻) ที่ = 37 s (ในคอลัมน์ ♻)
หากจุดนี้ในคอลัมน์ ¤ เชื่อมต่อกับ R = 3300 ในคอลัมน์ ➄ จากนั้นจะได้ในคอลัมน์ ➃ t_p, ₂ = 290 s = 4.8 นาที หากคํานึงถึง t_u = 1 นาทีสําหรับเวลาการเปลี่ยน ผลลัพธ์คือเวลาการปั๊มลง t_p = t_p1 + t_u + t_p2 = 7.7 นาที + 1 นาที + 4.8 นาที = 13.5 นาที

เวลาการปั๊มของปั๊มใบพัดโรตารี่และปั๊มลูกสูบโรตารี่ ตราบใดที่ความเร็วการปั๊มของปั๊มที่เกี่ยวข้องคงที่จนถึงแรงดันที่ต้องการ สามารถกําหนดได้โดยการอ้างอิงจากตัวอย่าง 1

โดยทั่วไปแล้ว ปั๊ม Roots จะไม่มีความเร็วในการปั๊มคงที่ในพื้นที่ทํางานที่เกี่ยวข้อง สําหรับการประเมินเวลาการปั๊มลง ปกติแล้วการสมมติว่าความเร็วปั๊มเฉลี่ยเพียงพอแล้ว ตัวอย่าง 2 และ 3 ของโนโมแกรมแสดงให้เห็นในบริบทนี้ว่าสําหรับปั๊ม Roots อัตราส่วนการบีบอัด K ไม่ได้หมายถึงความดันบรรยากาศ (1013 mbar) แต่หมายถึงความดันที่ปั๊ม Roots เปิดอยู่

ในบริเวณสุญญากาศปานกลาง การพัฒนาก๊าซหรืออัตราการรั่วไหลจะเห็นได้ชัดเจนอย่างมาก จากโนโมแกรม 9.10 การคํานวณที่สอดคล้องกันของเวลาปั๊มลมในภูมิภาคสุญญากาศนี้สามารถประมาณได้

ภาพที่ 9.10 การกําหนดเวลาปั๊มลมในช่วงสุญญากาศปานกลาง โดยคํานึงถึงการระบายออกจากผนัง

โนโมแกรมแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วในการปั๊มที่กําหนดของปั๊ม ปริมาตรห้องอบ ขนาด และลักษณะของพื้นผิวด้านใน รวมถึงเวลาที่จําเป็นในการลดแรงดันจาก 10 mbar เป็น 10 ^-3 mbar

ตัวอย่าง 1: ห้องที่กําหนดมีปริมาตร 70 m³ และพื้นที่ผิวด้านใน 100 m² สันนิษฐานว่ามีการพัฒนาก๊าซอย่างมากที่ 2 · 10 ^-3 mbar · l · s ^-1 · m ^-2 คําถามข้อแรกคือการตัดสินใจว่าปั๊มที่มีความเร็วในการปั๊มที่กําหนดที่ 1300 m3/h เหมาะสมหรือไม่ในกรณีนี้โดยทั่วไป พิกัดสําหรับพื้นที่ผิวที่เกี่ยวข้องที่ 100 m² และการพัฒนาก๊าซที่ 2 · 10 ^-3 mbar · l · s ^-1 · m ^-2 ทําให้เกิดจุดตัด A ซึ่งเชื่อมต่อกับจุด B ด้วยเส้นลาดเอียงขึ้น และจากนั้นเชื่อมต่อผ่านเส้นแนวตั้งกับเส้นโค้งที่อิงตามความเร็วในการปั๊มของปั๊มที่ 1300 m³ /h (D) หากการฉายไปยังเส้นโค้งอยู่ภายในพื้นที่เส้นโค้งที่ทําเครื่องหมายไว้ (F) ความเร็วในการปั๊มของปั๊มจะเพียงพอสําหรับการพัฒนาก๊าซ เวลาปั๊มลมที่เกี่ยวข้อง (การลดความดันจาก 10 mbar เป็น 10 ^-3 mbar) จะถูกกําหนดเป็น 30 นาทีตามเส้นที่เชื่อมต่อจุด 1300 m³ /h บนสเกลความเร็วปั๊มกับจุด 70 m³ (C) บนสเกลปริมาตร: การขยายจะส่งผลให้เกิดจุดตัดที่ 30 นาที (E) บนสเกลเวลา

ในตัวอย่างที่ 2 ต้องกําหนดว่าความเร็วในการปั๊ม
ปั๊มจะต้องมีหากภาชนะ (ปริมาตร = ประมาณ 3 m³ ) ด้วย
พื้นที่ผิว 16 ม.²และมีการปล่อยก๊าซต่ํา
8 · 10 ^-5 mbar · l · s-1 · m ^-2 จะถูกระบายออกจาก 10 mbar ถึง
10 ^-3 mbar ภายในเวลา 10 นาที โนโมแกรมแสดงให้เห็นว่า
ในกรณีนี้ ปั๊มที่มีความเร็วในการปั๊มที่กําหนด 150 m³ /h จะเหมาะสม

ในหลายๆ การใช้งาน จะเป็นการประสบความสําเร็จในการเชื่อมโยงความดันที่บรรลุได้ในเวลาใดๆ กับเวลาการปั๊มลง ซึ่งทําได้ง่ายด้วยการอ้างอิงถึงโนโมแกรม 9.7

ตัวอย่างแรกคือ ลักษณะการปั๊มลง - กล่าวคือ ความสัมพันธ์แรงดัน p (หมายถึงความดันที่ต้องการ p _ปลาย) เมื่อเปรียบเทียบกับเวลาการปั๊ม t_p - ได้มาจากโนโมแกรมสําหรับการไล่อากาศออกจากภาชนะที่มีปริมาตร 5 m³ โดยปั๊มลูกสูบโรตารี่จังหวะเดียว E 250 ที่มีความเร็วในการปั๊มที่มีประสิทธิภาพ S _eff= 250 m3 /h และแรงดันสุดท้าย p _end,p = 3 · 10 ^-1 mbar เมื่อทํางานกับบัลลาสต์ก๊าซและที่ปลาย p,p = 3 · 10 ^-2 mbar โดยไม่มีบัลลาสต์ก๊าซ ค่าคงที่เวลา τ = V / S _eff (ดูสมการ 2.36) จะเหมือนกันทั้งสองกรณีและมีค่าเท่ากันตามโนโมแกรม 9.7 ถึงประมาณ 70 วินาที (คอลัมน์ 3) สําหรับค่าที่กําหนดใด ๆ ของปลาย p> ปลาย p,pเส้นตรงที่เชื่อมต่อ "จุด 70 วินาที" บนคอลัมน์ 3 กับค่า (pend - pend,p) บนสเกลด้านขวาของคอลัมน์ 5 จะให้ค่า t_p ที่สอดคล้องกัน ผลลัพธ์ของขั้นตอนนี้แสดงเป็นเส้นโค้ง a และ b ในรูปที่ 2.77.

รูปที่ 2.77 เวลาการปั๊ม, tp, ของภาชนะ 5 m3 โดยใช้ปั๊มลูกสูบโรตารี่ E250 ที่มีความเร็วในการปั๊มที่กําหนด 250 m3/h ที่มี (a) และไม่มี (b) บัลลาสต์ก๊าซ รวมทั้งชุดปั๊ม Roots/ลูกสูบโรตารี่ WA 1001 / E250 สําหรับแรงดันเปิด 10 mbar สําหรับ WA 1001 (e)

การคํานวณเวลาปั๊มลมสําหรับระบบปั๊มสุญญากาศ

การหาความสัมพันธ์ (ปลาย p ,t_p ) สําหรับปั๊มร่วมกันนั้นยุ่งยากกว่าเล็กน้อย ตัวอย่างที่สองที่กล่าวถึงในข้อตกลงต่อไปนี้เกี่ยวกับการอัดอากาศออกจากภาชนะที่มีปริมาตร 5 m³ โดยปั๊ม Roots แบบผสม WA 1001 และปั๊มรอง E 250 (เช่นเดียวกับในตัวอย่างก่อนหน้า) การปั๊มจะเริ่มต้นด้วยปั๊ม E 250 ที่ทํางานโดยไม่มีก๊าซบัลลาสต์เพียงตัวเดียว จนกระทั่งปั๊ม Roots เปิดสวิตช์ที่แรงดัน 10 mbar เนื่องจากคุณลักษณะความเร็วในการปั๊มของชุดอุปกรณ์ WA 1001/ E 250 - ซึ่งตรงกันข้ามกับคุณลักษณะของ E 250 - ไม่ใช่เส้นตรงแนวนอนอีกต่อไปเหนือส่วนที่ดีที่สุดของช่วงแรงดัน (เปรียบเทียบกับเส้นทางที่สอดคล้องกันของคุณลักษณะสําหรับชุดอุปกรณ์ WA 2001 / E 250 ในรูปที่ 2.19) จะแนะนําค่าเฉลี่ยโดยประมาณของ S _eff ที่เกี่ยวข้องกับช่วงแรงดันที่กําหนดไว้ สําหรับชุดอุปกรณ์ WA 1001/ E 250 จะใช้ค่าเฉลี่ยดังต่อไปนี้:

S _eff= 800 m³ /h ในช่วง 10 - 1 mbar

S _eff= 900 m³ /h ในช่วง 1 mbar ถึง 5 · 10 ^-2 mbar

S _eff = 500 m³ /h ในช่วง 5 · 10 ^-2 ถึง 5 · 10 ^-3 mbar

ภาพที่ 2.19 เส้นโค้งความเร็วในการปั๊มสําหรับการผสมผสานปั๊มที่แตกต่างกันกับปั๊มสํารองที่เกี่ยวข้อง

แรงดันสูงสุดของชุดอุปกรณ์ WA 1001 / E 250 คือ: P _end,p = 3 · 10 ^-3 mbar จากตัวเลขเหล่านี้ สามารถหาค่าคงที่เวลาที่สอดคล้องกันในโนโมแกรมได้ จากนั้นสามารถหาเวลาปั๊มถ่าย tp ได้โดยการคํานวณการลดความดัน R ที่ด้านซ้ายของคอลัมน์ 5 ผลลัพธ์คือเส้นโค้ง c ในรูปที่ 2.77.

การคํานวณด้วยคอมพิวเตอร์ที่ Leybold

แน่นอนว่าการคํานวณสําหรับระบบอุตสาหกรรมของเราดําเนินการโดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ซึ่งจําเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง ดังนั้นจึงมักจะไม่สามารถใช้สําหรับการคํานวณเบื้องต้นได้

การไล่อากาศออกจากห้องที่ก๊าซและไอระเหยปล่อยออกมา

ข้อสังเกตก่อนหน้าเกี่ยวกับเวลาการปั๊มจะเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสําคัญหากไอระเหยและก๊าซเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการระบาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการอบ ไอน้ําปริมาณมากอาจเกิดขึ้นเมื่อทําความสะอาดพื้นผิวของห้องอบเพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อน เวลาปั๊มลมที่จําเป็นที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันมาก ความร้อนที่เพิ่มขึ้นของผนังห้องอบจะมาพร้อมกับการดูดซับก๊าซและไอจากผนังที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นส่งผลให้ก๊าซและไอระเหยไหลออกจากผนังได้เร็วขึ้น อัตราที่สามารถขจัดออกจากห้องอบก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

ปริมาณของอุณหภูมิที่ยอมรับได้สําหรับกระบวนการอบแห้งที่เกี่ยวข้องจะถูกกําหนดโดยวัสดุในห้องอบเป็นหลัก จากนั้นจะสามารถประมาณเวลาการปั๊มลงได้อย่างแม่นยําโดยการคํานวณได้ก็ต่อเมื่อทราบปริมาณของไอระเหยที่ปล่อยออกมาและไอระเหยที่ปั๊มแล้วเท่านั้น อย่างไรก็ตาม กรณีนี้ไม่ค่อยเกิดขึ้น ยกเว้นในกระบวนการอบแห้ง

Blog & Wiki Choosing a pump Vacuum Generation Vacuum Fundamentals