Расчет вакуумного ресивера подбор системы центрального вакуума

В данной статье не будем вдаваться в детали различных применений вакуумных насосов с ресиверами, а постараемся привести методику расчета вакуумного ресивера и дать рекомендации по оценке целесообразности применения вакуумного ресивера в принципе. Также будет произведен подбор вакуумного насоса в составе центральной вакуумной системы.

Принципиальная схема вакуумной системы для расчета вакуумного ресивера, основные элементы

• 1 – вакуумный насос , количество насосов и быстроту действия выбирают после проведения расчета. Наиболее распространенные типы для применения в составе систем центрального вакуума насосов: одноступенчатый маслозаполненный пластинчато-роторный (P_пред.=0,1-1 мбар), сухой пластинчато-роторный (P_пред.=0,5-5 мбар), когтевой (P_пред.=10-50 мбар). Тип вакуумного насоса для работы с реcивевом выбирается исходя из особенностей применения.

• 2 — фильтр твердых частиц. Для данных применений вакуумные насосы работают в областях низкого вакуума, когда наблюдается значительный поток твердых частиц в сторону насоса — то есть наблюдается вязкостный (ламинарный) режим течения. Фильтр безусловно является сопротивлением и вносит свой вклад в проводимость вакуумной системы, в областях среднего вакуума проводимость пропорциональна давлению (до момента достижения критического истечения при скоростях потока соизмеримых со скоростью звука) и в большинстве случаев достаточна для применения допущения о незначительном (менее 5% при давлениях ниже 50 мбар/0,05 бар) влиянии фильтра.
• 3 — линии соединения вакуумного насоса и ресивера. Чаще всего выполнены рукавами ПВХ со спиралью, гладкие внутри, имеют высокую проводимость и диаметр не менее условного диаметра входного патрубка вакуумного насоса (то есть ф25-50 мм) — в результате имеют необходимо высокую проводимость во всём рабочем диапазоне вакуумной системы и практически не оказывают влияния на эффективную быстроту действия.

• 4 - ресивер Объем ресивера считается исходя из заданных параметров «потребителей» и быстроты действия применяемых вакуумных насосов.
• 5 – вакуумметр системы автоматики центральной системы в зависимости от исполнения системы управления, либо вакуумметр Пирани (с обработкой значения в контроллере ) либо электроконтактный мановакуумметр (с установкой значения непосредственно на приборе)
• 6 — линии соединения ресивера с «потребителями» (точками/местами создания вакуума или разряжения) чаще всего выполнены полиуретановыми трубками для подвода сжатого воздуха внутренним диаметром ф4-8мм. Говоря о проводимости в вязкостном режиме проводимость пропорциональна D4 (4ой степени) и обратно пропорциональна длине, то есть при увеличении длины в 2 раза необходимо увеличивать диаметр на 19%
• 7 — вакуумметр перед клапаном открытия вакуумной магистрали , датчик вакуума может быть электронным либо стрелочным. Прибор для измерения вакуума необходим для оценки корректной работы в режиме непрерывного мониторинга
• 8 — клапан на месте создания вакуума чаще всего применяется электромагнитный для сжатого воздуха, клапан из-за минимального проходного сечения и ограниченной высоты подъема седла имеет невысокую (как минимум в 2 раза меньше проводимости трубопровода) проводимость, тем не менее достаточную для рабочего диапазона давлений вакуума.

Методика расчета вакуумного ресивера и подбор необходимой станции центрального вакуума

Начальные параметры для расчета вакуумного ресивера

P_пред. = 0,0001 бар (0,1 мбар) - Предельное остаточное давление вакуумного насоса

P_{ресивер} = 0,001 бар (1,0 мбар) Минимальное давление внутри ресивера (рекомендуется P_{ресивер}: в 10-20 раз ниже P_кон, в 10-20 раз выше P_пред.)

P_нач = 1,0 бар (1000,0 мбар) - Начальное давление в камере

P_кон = 0,05 бар или -0,95 бар (50,0 мбар) - Давление для начала процесса

P_макс = 0,1 бар (100,0 мбар)- Максимальное рекомендуемое давление всасывания для вакуумного насоса

V_вак - Объем объекта вакуумирования за 1 цикл (имеется ввиду не объем при 1 загрузке, а суммарный объем необходимого числа загрузок,- это напрямую зависит на цикличность работы вакуумного насоса

V_{ресивер} - Объем ресивера (определяем)

Уравнение для расчета вакуумного ресивера

Условие выравнивания давлений в соединяемых объемах, с учетом допущения, что выравнивание происходит мгновенно
Важно, для нормальной эксплуатации вакуумного насоса!необходимо проверять условие P_{процесс} < P_макс, в противном случае в ходе расчета P_{процесс} принимаем равным P_макс
Преобразование уравнения, определение V_{ресивер},
Подставляем значение в уравнение

Определение необходимой быстроты действия вакуумного насоса

Необходимую суммарную быстроту действия вакуумных насосов будем определять исходя из требуемого времени между циклами. Для этого будем использовать уравнение откачки для постоянной быстроты действия, для данного диапазона, данное допущение не повляет на время откачки.



Подбор системы центрального вакуума исходя из полученных данных

Суммарная быстрота действия S_вак=109,2 м³/ч.
Объем вакуумного ресивера V_{ресивер} = 77,6 л.
Из имеющегося ряда вакуумных систем выбираем модель - CVS160-1xSV100B и проверяем время цикла t_цикла.
S_сист = 97,5 м³/ч, V_{ресивер} = 160 л. Полученное значение времени цикла (23 c), значительно больше требуемого значения (10сек) - система CVS160-1xSV100B под обозначенные параметры не подходит.
Выбираем модель - CVS160-2xSV100B и проверяем время цикла t_цикла S_сист = 195 м³/ч, V_{ресивер} = 160 л.
Полученное значение времени цикла (11.6 c), незначительно больше требуемого значения (10сек) - система CVS160-2xSV100B под обозначенные параметры подходит.