Pompalama süresinin hesaplanması
Uygulamada, örneğin planlanan bir vakum tesisinin maliyetini tahmin ederken, etkin pompalama hızı S eff, gerekli basınç p ve hazne hacmi V'nin sunulan formüllerle hesaplanması çok zahmetli ve zaman alıcı olacaktır. Nomogramlar burada çok yardımcı olur. Şekildeki nomogramı kullanarak 9,7'ye göre, ilgili pompanın pompalama hızı ilgili basınç bölgesi boyunca oldukça sabitse, döner pompalarla tahliye edilen vakum tesislerinin pompalama süresi hızlı bir şekilde tahmin edilebilir. Sunulan örnekleri inceleyerek nomogramın uygulamasını kolayca anlayabilirsiniz.
Şekil 9,7 Kaba vakum basıncı aralığında bir kabın pompalama süresi tp'sinin belirlenmesi için nomogram.
Sütun –: Litre cinsinden hazne hacmi V
Sütun ➁: Saniyede (solda) litre veya saatte (sağda) metreküp cinsinden tankta maksimum etkili pompalama hızı S eff ,max.
sütunu: Pompalama süresi tp (sağ üst) saniye veya (sol orta) dakika veya (sağ alt) saat cinsinden.
Sütun –: Sağ:
Atmosferik basınç p BAŞLANGIÇ (pn = 1013, pompalama süresinin BAŞLANGICI'nda geçerliyse, pompalama süresinin SONUNDA milibar cinsinden p SON basıncı. İstenen basınç p END, pompanın en yüksek basıncı p ult ,p ile düşürülmeli ve diferansiyel değer sütunlarda kullanılmalıdır. İçeri akış qpV,in varsa, sütunlarda p sonu - p ult ,p - qp V,in / S eff, maks değeri kullanılmalıdır.
Sol:
Basınç azaltma oranı R = (p BAŞLANGIÇ - p ult ,p - qp V,in / S eff ,maks)/(p son - p ult ,p - qp V,in / S eff ,maks), eğer pompalama işleminin başlangıcında basınç p BAŞLANGIÇ geçerliyse ve basınç pompalama ile p SON'a düşürülecekse. Pompalama hızının basınç bağımlılığı nomogramda dikkate alınır ve ➄ ult,p sütununda ifade edilir. Pompa basıncı pult,p, pompalama işleminin sonunda istenen basınç pend'ine göre küçükse, bu, tüm pompalama işlemi sırasında sabit bir pompalama hızı S veya Seff'ye karşılık gelir.
Nomogram 9,7 ile ilgili örnek 1:
Hacmi V = 2000 l olan bir hazne, S eff, maks. = 60 m3 /saat = 16,7 l · s -1 olan haznede etkili pompalama hızına sahip bir döner pistonlu pompa kullanılarak pBAŞLANGIÇ = 1000 mbar (atmosferik basınç) basıncından p SON = 10 -2 mbar basıncına pompalanmalıdır. Pompalama süresi iki adımda nomogramdan elde edilebilir:
1) τ'nin belirlenmesi: V = 2000 l (sütun – ve S eff = 60 m3 /saat -1 = 16,7 l · s -1) boyunca düz bir çizgi çizilir (sütun ➁ ve değer t = 120 s = 2 dk, bu düz çizgilerin sütun – ile kesiştiği noktada okunur (bu prosedürün belirsizliğinin yaklaşık Δτ = ± 10 sn olduğuna ve dolayısıyla bağıl belirsizliğin yaklaşık %10 olduğuna dikkat edin).
2) tp'nin belirlenmesi: Döner pompanın en yüksek basıncı pult,p = 3 · 10-2 mbar, cihaz temiz ve kaçak önemsiz (ayarlanan qpV,in = 0); bu p START - p ult,p = 10 -1 mbar - 3 · 10 -2 mbar = 7 · 10 -2 mbar'dır. Şimdi 1) τ = 120 sn altında bulunan noktadan (sütun – ve nokta p END - p ult,p = 7 · 10 -2 mbar (sütun ➄) bir düz çizgi çizilir ve bu düz çizgilerin kesişimi sütun t tp = 1100 s = 18,5 dk ile okunur. (Yine prosedürün bağıl belirsizliği yaklaşık %10'dur, böylece tp'nin bağıl belirsizliği yaklaşık %15'tir.) %20'lik ek bir güvenlik faktörü dikkate alınarak tp = 18,5 dakika · (1 + %15 + %20) = 18,5 dakika · 1,35 = 25 dakikalık bir pompalama süresi varsayılabilir.
Nomogram 9,7 ile ilgili örnek 2:
V = 2000 l (örnek 1'de olduğu gibi) olan temiz ve kuru bir vakum sistemi (q pV,in = 0) p END = 10 -2 mbar'lık bir basınca kadar pompalanmalıdır. Bu basınç, döner pistonlu pompanın nihai basıncından daha küçük olduğundan (S eff,maks = 60 m3 /sa = 16,7 l ( s -1 = 3 · 10 -2 mbar), döner pistonlu pompa ile bağlantılı olarak bir Roots pompası kullanılmalıdır. İlki p1 = 20 mbar'lık bir başlangıç basıncına, Seff,maks = 200 m3 /sa - 55 l · s -1 ve p ult,p - 4 · 10 -3 mbar'lık bir pompalama hızına sahiptir. p başlangıç = 1000 mbar ila p = 20 mbar arasında bir döner pistonlu pompa ile çalışır ve daha sonra Roots pompasını p1 = 20 mbar'dan p END = 10-2 mbar'a bağlar, burada döner pistonlu pompa destek pompası olarak çalışır. İlk pompalama adımı için örnek 1'deki gibi nomogramdan zaman sabiti τ = 120 s = 2 dak. elde edilir (V = 2000 l, Seff = 16,7 l · s -1 içinden düz çizgi). Sütun –'deki bu nokta, sütun ➄'daki p1 - p ult,p = 20 mbar - 3 · 10 -2 mbar = 20 mbar noktasına bağlanırsa (pult,p burada göz ardı edilir, yani döner pistonlu pompa 1000 mbar ila 20 mbar aralığının tamamında sabit bir pompalama hızına sahiptir), t p,1 = 7,7 dak. elde edilir. Roots pompası basıncı p1 = 20 mbar'dan pEND = 10-2 mbar'a düşürmelidir, yani basınç düşürme oranı R = (20 mbar - 4 · 10 -3 mbar) / (10 -2 mbar -4 · 10 -3 ) = 20/6 · 10-3 mbar = 3300.
Zaman sabiti elde edilir (düz çizgi V = 2000 l sütun –, S eff = 55 l · s -1 sütun ➁) = 37 sn'de (sütun –).
Eğer sütun –'deki bu nokta sütun ➄'daki R = 3300'e bağlıysa, o zaman sütun –'de tp, 2 = 290 s = 4,8 dak. elde edilir. Geçiş süresi için tu = 1 dak. dikkate alınırsa tp = tp1 + tu + tp2 = 7,7 dak. + 1 dak. + 4,8 dak. = 13,5 dak.'lık bir pompalama süresi oluşur.
Döner paletli ve döner pistonlu pompaların pompalama süreleri, ilgili pompanın pompalama hızı gerekli basınca sabit olduğu sürece, örnek 1'e bakılarak belirlenebilir.
Genel olarak Roots pompaları, ilgili çalışma bölgesinde sabit pompalama hızlarına sahip değildir. Pompalama süresinin değerlendirilmesi için genellikle ortalama pompalama hızını varsaymak yeterlidir. Nomogramdaki örnek 2 ve 3, bu bağlamda Roots pompaları için sıkıştırma oranı K'nın atmosferik basınca (1013 mbar) değil Roots pompasının açıldığı basınca atıfta bulunduğunu göstermektedir.
Orta vakum bölgesinde, gaz oluşumu veya kaçak oranı belirgin şekilde belirginleşir. Nomogram 9,10'dan, bu vakum bölgesindeki pompalama süresinin ilgili hesaplamaları yaklaşık olarak yapılabilir.
Şekil 9,10 Orta vakum aralığında pompalama süresinin belirlenmesi, duvarlardan gaz çıkması dikkate alınarak.
Nomogram, pompanın nominal pompalama hızı, hazne hacmi, boyutu ve iç yüzeyin yapısı ile basıncı 10 mbar'dan 10 -3 mbar'a düşürmek için gereken süre arasındaki ilişkiyi gösterir.
Örnek 1: Belirli bir haznenin hacmi 70 m3 ve iç yüzey alanı 100 m 2'dir; 2 · 10 -3 mbar · l · s -1 · m -2 değerinde önemli bir gaz oluşumu varsayılır. İlk soru, 1300 m3/sa nominal pompalama hızına sahip bir pompanın bu durumda genel olarak uygun olup olmadığına karar vermektir. 100 m 2'lik ilgili yüzey alanı ve 2 · 10 -3 mbar · l · s -1 · m -2'lik bir gaz gelişimi için koordinatlar, B noktasına yukarı doğru eğimli bir çizgi ile bağlanan ve ardından 1300 m3 /saatlik pompalama hızına (D) dayanan eğriye dikey bir çizgi üzerinden bağlanan bir kesişme noktası A'yı oluşturur. Eğriye olan projeksiyon işaretli eğri alanı (F) içindeyse, pompanın pompalama hızı gaz gelişimi için yeterlidir. İlgili pompalama süresi (basıncın 10 mbar'dan 10 -3 mbar'a düşürülmesi), pompalama hızı ölçeğindeki 1300 m3 /saat noktasını hacim ölçeğindeki 70 m3 (C) noktasına bağlayan çizgiye dayanarak 30 dakika olarak verilir: uzatma, zaman ölçeğindeki 30 dakika (E) kesişme noktasını verir.
Örnek 2'de pompalama hızının
hazne (hacim = yakl. 3 m3 ) bir
16 m2 yüzey alanı ve düşük gaz oluşumu
8 · 10 -5 mbar · l · s-1 · m -2 10 mbar'dan
10 dakika içinde 10 -3 mbar. Nomogram şunları gösterir:
bu durumda nominal pompalama hızı 150 m3 /saat olan bir pompa uygundur.
Birçok uygulamada, herhangi bir zamanda ulaşılabilir basınçları pompalama süresiyle ilişkilendirmek yararlıdır. Bu, 9,7 nomogramına referansla kolayca yapılabilir.
İlk örnek olarak, pompalama karakteristiği, yani ilişki basıncı p (istenen basınç p sonu olarak ifade edilir) pompalama süresine karşılık tp - S eff = 250 m3 /sa etkin pompalama hızına ve p uç,p = 3 · 10 -1 mbar gaz balast ile çalıştırıldığında ve p uç,p = 3 · 10 -2 mbar gaz balast olmadan tek kademeli döner pistonlu pompa E 250 ile 5 m3 hacimli bir kabın tahliyesi için kullanılan nomogramdan elde edilir. Zaman sabiti τ = V / S eff (bkz. denklem 2,36) her iki durumda da aynıdır ve nomogram 9,7'ye göre yaklaşık 70 sn'ye (sütun 3) kadardır. Herhangi bir p sonu > p sonu değeri için, sütun 3'teki "70 s noktasını" sütun 5'in sağ ölçeğindeki (pend - pend,p) değere bağlayan düz çizgi ilgili tp değerini verir. Bu prosedürün sonuçları Şekil a ve b'de eğriler olarak gösterilmiştir. 2,77.
Şekil 2,77 (a) gaz balastlı ve (b) gaz balastsız 250 m3/sa nominal pompalama hızına sahip döner pistonlu pompa E250 ve WA 1001 (e) için 10 mbar devreye girme basıncına sahip Roots/döner pistonlu pompa kombinasyonu WA 1001 / E250 kullanılarak 5 m3'lük bir tankın pompalama süresi, tp.
Bir vakum pompası sistemi için pompalama süresinin hesaplanması
Bir pompa kombinasyonu için (p end ,tp ) ilişkisini belirlemek biraz daha zahmetlidir. Aşağıda ele alınan ikinci örnekte, 5 m3 hacimli bir kabın Roots pompa WA 1001 ve destek pompası E 250 pompa kombinasyonuyla tahliye edilmesi ele alınmaktadır (önceki örnekte olduğu gibi). Pompalama, Roots pompası 10 mbar basınçta açılana kadar gaz balast olmadan çalışan E 250 pompa ile başlar. WA 1001/ E 250 kombinasyonunun pompalama hızı karakteristiği - E 250 karakteristiğinin aksine - artık basınç aralığının en iyi kısmı üzerinde yatay bir düz çizgi olmadığından (bunu Şek. 2,19), tanımlı basınç aralıklarıyla ilgili S eff ortalama değerlerini yaklaşık olarak sunar. WA 1001/ E 250 kombinasyonu için aşağıdaki ortalama değerler geçerlidir:
10 - 1 mbar aralığında S eff = 800 m3 /saat,
1 mbar ila 5 · 10 -2 mbar aralığında S eff = 900 m3 /sa,
5 · 10 -2 ila 5 · 10 -3 mbar aralığında S eff = 500 m3 /saat
Şekil 2,19 İlgili destek pompalarıyla farklı pompa kombinasyonları için pompalama hızı eğrileri
WA 1001 / E 250 kombinasyonunun en yüksek basıncı: P uç,p = 3 · 10 -3 mbar. Bu rakamlardan nomogramdaki ilgili zaman sabitleri belirlenebilir; buradan pompalama süresi tp, sütun 5'in sol tarafındaki basınç düşüşü R hesaplanarak bulunabilir. Sonuç, Şekil c'deki eğridir. 2,77.
Leybold'da bilgisayar destekli hesaplamalar
Endüstriyel sistemlerimiz için hesaplamalar elbette bilgisayar programları tarafından yapılır. Bunlar yüksek performanslı bilgisayarlar gerektirir ve bu nedenle genellikle basit başlangıç hesaplamaları için mevcut değildir.
Gazların ve buharların açığa çıktığı bir haznenin tahliyesi
Tahliye işlemi sırasında buhar ve gaz oluşursa pompalama süresiyle ilgili önceki gözlemler önemli ölçüde değişir. Özellikle fırınlama proseslerinde, haznenin yüzeyleri kirden temizlendiğinde büyük miktarda buhar oluşabilir. Sonuç olarak gerekli pompalama süresi çok farklı parametrelere bağlıdır. Hazne duvarlarının artan ısınması, duvarlardan gazların ve buharların artan desorpsiyonuna eşlik eder. Ancak, daha yüksek sıcaklıklar duvarlardan gazların ve buharların daha hızlı kaçmasına neden olduğundan, hazneden uzaklaştırılabilme hızı da artar.
Söz konusu fırınlama işlemi için izin verilen sıcaklığın büyüklüğü esasen haznedeki malzemeye göre belirlenir. Ardından, kesin pompalama süreleri yalnızca oluşan ve pompalanan buharların miktarı biliniyorsa hesaplanarak tahmin edilebilir. Ancak bu durum, kurutma prosesleri dışında nadiren görülür.
Vakum Teknolojisinin Temelleri
Vakum pompası temellerini ve proseslerini keşfetmek için "Vakum Teknolojisinin Temelleri" adlı e-Kitabımızı indirin.
Referanslar
- Vakum sembolleri
- Terimler Sözlüğü
- Referanslar ve kaynaklar
Vakum sembolleri
Vakum sembolleri
Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış
Referanslar ve kaynaklar
Referanslar ve kaynaklar
Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma
Vakum sembolleri
Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü
Terimler Sözlüğü
Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış
Referanslar ve kaynaklar
Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma
