Ряд процессов, используемых в промышленности, работают при давлениях ниже атмосферного (то есть под вакуумом). И комплекс оборудования, который создает вакуум, называют вакуумными системами.
Основной причиной широкого эксплуатирования вакуумных систем является возможность понизить рабочие температуры, тем самым экономя топливо и избегая разложения потоков углеводородов. Давление варьируется от грубого вакуума, чуть ниже атмосферного до сверхвысокого вакуума, до <10-7 Торр, как определено ниже.
- Средний вакуум 0,001 - 10 Торр.
- Мелкий вакуум 10-3 - 10-7 Торр.
- Сверхвысокий вакуум <10-7 Торр.
Содержание:
- Типы вакуумных систем
- Принцип работы
- Кто занимается конструированием и расчетом вакуумных систем
- Сферы применения вакуумных систем
Типы вакуумных систем
Типы вакуумных систем
Классификация и применение вакуумных систем очень обширные. Существует три основных типа промышленных вакуумных систем: паровой эжектор, жидкостный кольцевой вакуумный насос и гибридные системы, использующие их комбинацию.
- Паровой эжектор
Наиболее распространенной системой для создания вакуума является газовый эжектор, который использует движущий газ высокого давления для захвата потока с более низким давлением. Исторически эжекторы использовались для целого ряда вакуумных применений, от небольших систем на вспомогательных установках до очень больших систем, часто с несколькими эжекторами, включенными последовательно в установках вакуумной перегонки на нефтеперерабатывающем заводе.
Эжекторы обычно используются в верхнем течении для извлечения факельного газа, перезапуска мертвых скважин и для увеличения добычи.
- Жидкостный вакуумный насос
Альтернативной технологией является жидкостно-кольцевой вакуумный насос (LRVP), который использует жидкостное кольцо, образованное в кольцевом пространстве между корпусом насоса и смещенным от центра рабочим колесом, для сжатия газа.
Одним из преимуществ жидкостной вакуумной системы с насосом является ее способность разряжаться при давлении выше атмосферного. LRVP могут быть использованы сами по себе или в сочетании с эжекторами, причем последние обычно предпочитают создавать мягкий вакуум, в то время как LRVP дополнительно снижает давление до желаемого уровня.
Эжекторы используют газ (например, пар), в то время как LRVP имеют электропитание, что может быть важным фактором при выборе технологии.
- Гибридные системы
Гибридные системы используют комбинацию эжектора и LRVP для достижения желаемых условий вакуума. Коммерческие системы могут использовать параллельные эжекторные системы для достижения более высокой эффективности.
Принцип работы
Принцип работы
Работа вакуумных систем, их эффективность и мощность, в первую очередь, зависит от установленного в них насоса.
- Вентури
Сначала сжатый воздух вводится в эжектор . Из-за уменьшенного поперечного сечения движущейся форсунки сжатый воздух ускоряется. Динамическое давление увеличивается, а статическое давление воздуха одновременно уменьшается. Как только он пройдет через сопло, ускоренный воздух расширяется и формируется вакуум. Воздух «всасывается» через вакуумное связующее в эжектор.
Сжатая воздушная масса выходит из эжектора через глушитель вместе с всасываемым воздухом.
Преимущества:
- Вакуумные генераторы, которые работают по принципу Вентури, особенно подходят для очень высоких ускорений.
- Вакуумные захваты могут контролироваться по отдельности.
- Эжекторы разных конструкций для централизованного и удаленного создания вакуума зависимо от эксплуатации.
- Различные классы мощности для соответствия заготовке и применению.
- Универсальная эксплуатация в вакуумных системах.
- Бернулли
Пневматическая операция с встроенным вакуумным генерированием. Сжатая воздушная масса уходит через дыры в присоске и в это же время существенно ускоряется. В результате ускорения статическое давление уменьшается, и формируется вакуум («Формула Бернулли»). Активизированная воздушная масса удаляется в сторону, в области между плавающей присоской и заготовкой формируется «воздушная подушка». Утечка компенсируется увеличенной скоростью воздушного потока, что означает, что даже с пористой поверхностью заготовки могут обрабатываться и отделяться.
Эффект Бернулли обеспечивает обработку изделий с почти нулевым контактом.
Преимущества:
- Низкий контакт, аккуратное обращение с мелкими и деликатными деталями благодаря эффекту Бернулли.
- Безопасная работа с тонкими или пористыми изделиями.
- Идеально для обработки очень хрупких и деликатных продуктов.
- Коанды
Пневматическая операция с интегрированным вакуумным генерированием. По принципу Коанды сжатый воздух направляется через кольцевой зазор, что ускоряет его. Увеличение скорости потока приводит к «эффекту Коанды», при котором выходящий воздух следует за выпуклой поверхностью. Воздух, проходящий вдоль поверхности, производит всасывание («захват») в окружающем воздухе.
Преимущества:
- Высокая скорость всасывания и низкое потребление воздуха (необходимое рабочее давление от 1 до 5 бар) благодаря эффекту Коанды.
- Большая контактная поверхность с узко расположенными вакуумными отверстиями предотвращает всасывание или повреждение заготовки.
- Зоны всасывания также могут быть частично задействованы.
Кто занимается конструированием и расчетом вакуумных систем
Кто занимается конструированием и расчетом вакуумных систем
Конструированием и расчетом вакуумных систем должны заниматься первоклассные специалисты, ведь нужно учитывать очень много факторов, чтобы создать эффективную, долговечную и производительную систему.
Также вакуумные системы требуют периодической проверки, которая включает визуальные и инструментальные методы.
Сферы применения вакуумных систем
Сферы применения вакуумных систем
Вакуумные системы с насосами и без применяются в самых разных отраслях промышленности. Они нужны для пищевой, фармацевтической, нефтеперерабатывающей, очистительной, металлургической и многих других сфер.