|
Вакуумные
насосы
-
Я думаю, только о вакуумной технике можно с достоинством сказать: возникла на
пустом месте.
-
И это ты называешь на пустом месте? Между прочим, история вакуумной техники
начинается в 1 веке до нашей эры. Еще древнегреческие ученые Герон
Александрийский и Ктезибий изобрели вакуумные насосы, способные создавать
небольшие разрежения.
Разумеется,
первый собеседник своим провокационным на первый взгляд заявлением всего лишь
хотел напомнить о природной пустоте вакуума. Действительно ли это пустота? И
если да, то почему обладает такой огромной силой, и какие механизмы способны ее
создать? Попробуем узнать это из разговора наших анонимных собеседников. Один
из них, как и мы, не посвящен в вакуумные премудрости. И нам это на руку:
-
Так что же такое вакуум с научной точки зрения?
-
Вакуумом называют состояние газа или пара при давлении ниже атмосферного, т.е.
ниже 105 Па.
-
Ну, тогда скажи мне, что особенного в низком давлении, какие возможности
открывает вакуумная техника?
-
Дело в том, что физико-химические процессы, протекающие в вакууме (по сравнению
с процессами при атмосферном давлении) характеризуются интенсифицирующей (ускоряющей,
усиливающей, увеличивающей) силой. Снижается в несколько раз температура
кипения жидкости, уменьшается в десятки-сотни раз скорость окисления,
повышается скорость диффузии и т. д. Эти особенности позволяют создавать новые
материалы, приборы, технологии.
-
Понятно. А как можно создать вакуум?
-
В технике вакуум создают с помощью вакуумных насосов различных принципов
действия.
-
Какое давление способны создавать вакуумные насосы?
-
Промышленные вакуумные насосы разделяются в соответствии с тем диапазоном
давления, в котором они используются, на низковакуумные (от 105 до 100 Па),
средневакуумные (от 100 до 0,1 Па), высоковакуумные (от 0,1 до 10-5 Па) и
сверхвысоковакуумные (менее 10-5 Па).
-
Мне интересно, как действует вакуумный насос?
-
Для создания вакуума насос откачивает газ одним из двух способов. Либо
перемещает газ за счет приложения к нему механических сил. Такие насосы
называют механическими. Либо связывает газ путем сорбции, химических реакций
или конденсации. В этом случае мы имеем дело с немеханическими вакуумными
насосами.
Но
это еще не всё. Так или иначе, вакуумные насосы разделяют по принципу их
действия на следующие группы:
Насосы
объемного действия - перемещение газа осуществляется путем периодического
изменения объема рабочей камеры.
Молекулярные
насосы осуществляют откачку путем сообщения молекулам откачиваемого газа
импульса движения в определенном направлении. Сюда входят струйные насосы, в
которых газ захватывается струей рабочего тела (жидкости, пара или газа), и
механические турбомолекулярные, в которых скорость молекулам сообщается быстро
движущейся твердой поверхностью.
Сорбционные
насосы, в которых откачка происходит вследствие сорбции газа. В эту группу
входят и адсорбционные насосы, основанные на физической сорбции газа пористым
сорбентом при низкой температуре.
Криогенные
насосы осуществляют откачку путем конденсации откачиваемых газов и паров на
поверхностях, охлаждаемых до сверхнизких (криогенных) температур.
-
Ну, ты даешь, Эйнштейн. Давай для начала поговорим о механических вакуумных
насосах.
-
Без вопросов. Смотри. К механическим насосам относят:
водокольцевые
плунжерные
(золотниковые)
пластинчато-роторные
двухроторные
(низкого и среднего вакуума)
турбомолекулярные
насосы.
-
Какие недостатки есть у механических насосов?
-
Ну, например, существенным недостатком механических вакуумных насосов с
масляным уплотнением (пластинчато-роторных и золотниковых насосов) является
проникновение паров вакуумного масла и продуктов его крекинга в откачиваемый
сосуд, что приводит к повышению предельного остаточного давления - наименьшего
давления, которое может быть достигнуто при работе насоса.
-
Немеханические насосы явно справились с этой проблемой?
-
Во-первых, не все немеханические насосы являются безмасляными средствами откачки.
А во-вторых, у многих из них просто другие проблемы.
Начнем
со знакомства. К вакуумным немеханическим насосам относятся:
Струйные:
эжекторный
- пароструйный низковакуумный насос, в котором происходит
турбулентно-вязкостный захват газа струей.
бустерный
паромасляный (от 10 до 10-2 Па) - вспомогательный насос, устанавливаемый между
форвакуумным и высоковакуумным насосами
диффузионный
паромасляный (от 10-2 до 10-5 Па и ниже)
Электрофизические
(от 10-2 до 10-12 Па):
сорбционные
магнитные
электроразрядные
геттерно-ионные
Крионасосы
(от 105 Па):
конденсационные
адсорбционные
насосы
криогеттерные
-
Можно ли сказать, что немеханические насосы изначально лучше механических?
-
Не всё так просто. Например, механические турбомолекулярные насосы в принципе -
одни из лучших высоковакуумных средств откачки. Они удаляют газ из сосуда, а не
сорбируют его на рабочих органах, как крионасосы и адсорбционные насосы; не
загрязняют среду откачиваемого сосуда парами углеводородов или другими рабочими
веществами, как диффузионные насосы и насосы с распылением титана
(геттерно-ионные и др.).
Также
немеханические вакуумные насосы не способны начинать работу с атмосферного
давления, поэтому на входе устанавливают создающий необходимый форвакуум насос.
И тут не обойтись без механических насосов с масляным уплотнением. Опять же
немеханические насосы с выпускным давлением (давлением в выходном сечении
вакуумного насоса) ниже атмосферного, должны иметь на выходе насосы
предварительного разрежения. Не обязательно это будут механические насосы. В
качестве форвакуумных насосов не используются разве что высоковакуумные
безмасляные криогенные и электрофизические насосы.
Слушай,
попробуй мне только завтра экзамен не сдать по вакуумной технике. Целый вечер
рассказываю тебе о каких-то насосах вместо того, чтобы... вместо того, чтобы...
эээ...что я там хотела делать-то..., забыла... Ты уж постарайся вытянуть билет
с вакуумными насосами.
Список
литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.vacservice.ru |
