Определение производительности вакуумного насоса.

Как рассчитать производительность вакуумного насоса?

Очень часто при выборе вакуумного насоса встает вопрос о его производительности, то есть, с какой скоростью он откачает газ из вакуумной камеры до необходимого уровня вакуума? Подобные вопросы возникают в тех случаях, когда технологический процесс требует получения вакуума за четко определенные временные рамки. Можно сэкономить и поставить маленький насос 20 л/ч на емкость в 2 м3; он, конечно, выполнит свою задачу (идеальный вариант: емкость абсолютно герметична), но вопрос – сколько времени придется этого ждать? 

Теперь посмотрим, как рассчитать приблизительную производительность необходимого вакуумного насоса. Эту задачу можно решить с помощью следующей формулы:

где:

t - время откачки, часы 
V - объем откачиваемой емкости (герметичной), м3 
S – производительность насоса, м3/ч 
pa – уровень начального вакуума, мбар (если качаем от атмосферы, то он равен 1013 мбар) 
pe – уровень необходимого вакуума в емкости, мбар 
F – коэффициент кривой откачки
          pe= от 1000 до 250 мбар  F=1
          pe= от 250 до 100 мбар    F=1,5
          pe= от 100 до 50 мбар      F=1,75
          pe= от 50 до 20 мбар        F=2
          pe= от 20 до 5 мбар          F=2,5
          pe= от 5 до 1 мбар            F=3

Если необходимо рассчитать производительность вакуумного насоса при откачивании объема за определенное время, то путем нехитрых математических преобразований получаем:

Формула расчета времени откачки не линейна, и если у вас есть насос производительностью 20 л/ч, то это не значит, что воздух из емкости объемом 2 м3 он откачает до предельного вакуума за 100 часов. 

Рассмотрим расчет производительности на конкретном примере: 

Есть герметичная емкость объемом 2 м3 
Есть насос с предельным вакуумом 0,5 мбар и производительностью 6 м3/ч 
Необходимый вакуум – 200 мбар 
За какое время этот насос достигнет необходимого вакуума имеющейся емкости? 

Исходные данные:

V = 2 м3 
S = 6 м3/ч 
pa = 1013 мбар 
pe = 200 мбар ост. 
F – 1,5 

t=2/6*ln(1013/200)*1,5=0,81 часа = 48,6 минут 

Теперь рассчитаем, какой нам нужен насос для того, чтобы получить в заданном объеме необходимый вакуум не за 48,6 минут, а, например, за 10 секунд:

Исходные данные:

V = 2 м3 
t = 0,0028 часа 
pa = 1013 мбар 
pe = 200 мбар ост. 
F – 1,5

S=2/0,0028*ln(1013/200)*1,5 =1738,28 м3/ч

Как мы видим, для того, чтобы создать в емкости 2 м3 остаточный вакуум в 200 мбар за 10 секунд нужен огромный насос производительностью 1700 м3/ч. В такие моменты стоит задуматься, на сколько критична такая высокая скорость откачки? Если вместо 10 секунд мы подставим в формулу 1 минуту, то необходимая производительность снижается до 298 м3/ч, а это уже снижение стоимости в 4-6 раз. 

Стоит особо отметить, что данный расчет актуален для абсолютно герметичных объемов, но, тем не менее, таким образом можно рассчитать приблизительную производительность и время откачки, что бывает очень необходимо на начальном этапе реализации проекта и планировании бюджета.