Что такое вакуум: Понятие вакуума. Термины и определения.

Что такое вакуум? Эффект и определение вакуума

Вакуум — это пространство, лишенное вещества. Технический вакуум — это сильно разреженный газ.

Оглавление:

Вакуум это?
Устройство вакуумного насоса
Классификация вакуумных агрегатов
Проверка насоса на вакуум
Применение вакуумного оборудования

 

Что такое вакуум?

Вакуум представляет собой пространство, освобожденное от какого-либо вещества (в переводе с латыни vacuus обозначает «пустой»). Данное понятие имеет ряд определений, в частности технический, физический, космический вакуум и др. При этом в технике под вакуумом подразумевают среду, которая состоит из очень разреженного газа.

На Земле имеется атмосферное давление, принимаемое за единицу (т. е. одна атмосфера). Этот показатель изменяется согласно погодным условиям, высоте относительно уровня моря. Однако это не столь значимо для понимания определения вакуума. При этом техническим вакуумом считают давление менее одной атмосферы. К примеру, если взять какую-либо емкость с давлением в одну атмосферу, закрыть ее герметично, а затем начать откачивать оттуда воздух, в емкости появится разрежение. Это и будет ответом на то, что такое вакуум.

Чисто теоретически вакуум, который максимально возможен в таком сосуде, будет составлять ноль атмосфер. Однако на практике нереально устранить оттуда все воздушные молекулы. Ведь в любой емкости, из которой выкачан воздух (газ), в любом случае останется минимальное число молекул. Это остаточное давление, которое остается в камере после откачивания газа.

Идеального вакуума нереально добиться на практике в макроскопических объемах, потому как при конечной температуре различные материалы отличаются ненулевой плотностью своих насыщенных паров.

Помимо этого, многие из них (а именно толстые стенки сосудов из металла либо стекла) пропускают газы. А вот в микроскопическом объеме достичь идеального вакуума, в принципе, можно.

Еще одним определением вакуума технического будет состояние, при котором молекулы либо атомы газа в емкости перестают совершать столкновения. При этом выделяют несколько типов вакуума. В рамках того, что мы рассматриваем все о вакууме, разберемся в каждом из них.

1. Низкий (или форвакуум). На один кубический сантиметр приходится 1016 молекул.

2. Высокий. Соответственно, 1011 молекул, или 10–5 мм ртутного столба.

3. Сверхвысокий. Это 10–9 мм ртутного столба и менее (миллиард на кубический сантиметр).

Даже в идеале в вакууме неизбежно присутствует некое тепловое излучение (или газ фотонов). И помещенное туда тело всегда приходит в тепловое равновесие со стенками сосуда.

Вакуум — это хороший теплоизолятор, теплопроводность здесь исключаются. Данное свойство успешно применяется в термосах — это емкости с двойными стенками, между ними наблюдается вакуум. Кроме того, на эффекте вакуума основаны разные приборы, к примеру, радиолампы и электронно-лучевые трубки.

Устройство вакуумного насоса

Для образования и поддержания эффекта вакуума используются особые насосы. При различной конструкции данные аппараты имеют единый принцип работы. Оборудование вытесняет воздушные молекулы (или частицы прочих газов) из камеры либо из выходного патрубка агрегата, имеющего более высокое давление (речь идет о последовательном подключении). В ходе устранения воздуха меняется давление, в итоге газовые частицы перемещаются в нужном направлении.

Откачивание газа осуществляется за счет того, что объем камеры периодически изменяется.

Ключевые условия, которые должен обеспечивать вакуумный насосный аппарат, — сформировать вакуум заданного уровня, откачав для этого из определенного пространства всю газовую среду, и выполнить эту операцию в течение конкретного времени. Когда же не выполняется одно из этих условий, например не поддерживается нужное давление, подключается специальный форвакуумный насос: он дополнительно уменьшает давление. Данный принцип работы базируется на последовательном подключении. Когда же насос обеспечивает заданную величину вакуума, но не дает необходимой скорости откачивания, то используется уже другой вспомогательный аппарат. Здесь подключение будет напоминать параллельное.

Степень вакуума, который формирует насос, определяет герметичность рабочего пространства, которое создают элементы агрегата. Для необходимой герметичности используется специальное масло. Такой насос называют масляным. Аппараты же, которые работают без масла, именуются сухими.

Классификация вакуумных насосных аппаратов

Вакуумные насосы подразделяют по типу вакуума, а также по устройству. Общая зона давления, с которой работают такие агрегаты, составляет диапазон 105–10−12 Па. Агрегаты классифицируют на низко-, средне-, высоко- и сверхвысоковакуумные.

Согласно принципу действия вакуумное оборудование бывает механическим и физико-химическим. Первое включает такие типы:

• поршневые;
• диафрагменные;
• пластинчато-роторные;
• винтовые;
• крыльчатые;
• спиральные;
• золотниковые.

Среди физико-химических аппаратов выделяются магниторазрядные, струйные (паромасляные диффузные и бустерные), криогенные, сорбционные.

В вакуумных насосных устройствах выделяется две ключевые технологии работы с газовой средой: ее перекачивание или улавливание. Аппараты, функционирующие по первой технологии, делят на кинетические и устройства объемного действия. Первые не обладают герметичной вакуумной камерой, однако способны при небольшом давлении добиваться высокого коэффициента сжатия. Устройства же объемного вытеснения функционируют посредством механического улавливания воздуха и транспортировки его через насос. В герметичной камере газ уменьшается до меньшего объема, после чего удаляется в атмосферу либо в другой насосный аппарат.

Как правило, кинетические и объемные аппараты работают последовательно, что обеспечивает создание вакуумного пространства более высокого уровня, а также расхода. К примеру, кинетический (его также называют «турбомолекулярный») насос поставляют в комплекте с винтовым.

Оборудование, которое функционирует по методу улавливания газа, поглощает молекулы на поверхности. Такие агрегаты характеризуются меньшим расходом, нежели перекачивающие. Работают они посредством криогенной конденсации, химической либо ионной реакции, лишены движущихся элементов.

Проверка насоса на вакуум

Вакуумный насос работает под непрерывной нагрузкой. И для бесперебойной службы его состояние постоянно контролируется. Для этой цели используются специальные приборы — вакуумметры и течеискатели. Первые контролируют давление, создаваемое аппаратом, вторые отыскивают в системе течь.

Вакуумметры бывают разных типов (классические, мембранные, терморезисторные, изоляционные и др.). Конкретный тип определяется принципом действия насосного аппарата.

Применение вакуумного оборудования

Если раньше эффект вакуума применяли лишь в научных лабораториях при проведении исследований, то с развитием технологий, оборудования он стал востребован для разнообразных целей. Соответственно, вакуумные насосные аппараты сегодня используют в следующих сферах промышленности и науки.

1. В ходе лабораторных исследований и физических экспериментов, при изучении элементарных частиц, при испытаниях, в процессе которых имитируются космические условия.

2. В нефтедобывающей сфере и производстве нефтепродуктов. Специализированное мощное вакуумное оборудование дает возможность перегонять нефть более качественно, синтезировать эфиры, регенерировать растворители.

3. В целлюлозно-бумажном производстве. Для выделения целлюлозы, формирования бумажного полотна необходим эффект вакуума.

4. В пищевой промышленности, при создании вакуумной упаковки. Современное пищевое производство трудно представить без герметичной упаковки, она в разы повышает срок хранения продуктов.

5. В металлургии. Эффект вакуума здесь — настоящая находка. Плавка металлов при разном давлении позволяет корректировать механические характеристики сплавов, готовых изделий.

6. В деревообработке, стекольной промышленности, в том числе для производства высококачественной оптики.

7. В медицинских лабораториях забор крови производится вакуумной пробиркой. За счет этого процесс стал почти безболезненным, более стерильным, улучшились стандарты качества.

8. В фармацевтике.

При этом каждый тип насосного оборудования выполняет свои определенные функции. К примеру, для эффективного откачивания воздуха, чтобы не загрязнялась смесь, оптимально применение сухих пластинчато-роторных и диафрагменных агрегатов, в которых не требуется вакуумное масло. В лабораториях же, где необходимо создание небольшого остаточного давления (т. е. невысокого вакуума) и обеспечение невысокой скорости откачивания, востребованы диафрагменные вакуумные насосы. Они могут работать с агрессивными газами, при этом не загрязняя окружающую среду.

#ФОРМА#

Понятие, уровни вакуума и единицы измерения Vuototecnica. КИП-Сервис: промышленная автоматика.

Термин «вакуум«, как физическое явление — среда, в которой давление газа ниже атмосферного давления.

Количественной характеристикой вакуума служит абсолютное давление. Основной единицей измерения давления в Международной системе (СИ) служит Паскаль (1 Па = 1Н/м²). Однако, на практике встречаются и другие единицы измерения, такие как миллибары (1 мбар = 100Па) и Торры или миллиметры ртутного столба (1 мм. рт.ст. = 133,322 Па). Данные единицы не относятся к СИ, но допускаются для измерения кровяного давления.

---

Уровни вакуума

В зависимости от того, на сколько давление ниже атмосферного (101325 Па), могут наблюдаться различные явления, вследствие чего могут использоваться различные средства для получения и измерения такого давления. В наше время выделяют несколько уровней вакуума, каждый из которых имеет свое обозначение в соответствии с интервалами давления ниже атмосферного:

• Низкий вакуум (НВ): от 10⁵ до 10² Па,
• Средний вакуум (СВ): от 10² до 10^-1 Па,
• Высокий вакуум (ВВ): от 10^-1 до 10^-5 Па,
• Сверхвысокий вакуум (СВВ): от 10^-5 до 10^-9 Па,
• Черезвычайно высокий вакуум (ЧВВ): <10^-9 Па.

---

Данные уровни вакуума в зависимости от области применения разделяют на три производственные группы.

— Низкий вакуум: в основном используется там где требуется откачка большого количества воздуха. Для получения низкого вакуума используют электромеханические насосы лопастного типа, центробежного, насосы с боковым каналом, генераторы потока и т.д.

Низкий вакуум применяется, например, на фабриках шелкотрафаретной печати.

— Промышленный вакуум: термин “промышленный вакуум” соотвествует уровню вакуума от -20 до -99 кПа. Данный диапазон используется в большинстве применений. Индустриальный вакуум получают с помощью ротационных, жидкостно-кольцевых,поршневых насосов и лопастных вакуумных генераторов по принципу Вентури. Область применения промышленного вакуума включает в себя захват присосками, термоформование, вакуумный зажим, вакуумная упаковка и др.

— Технический вакуум: соответствует уровню вакуума от -99 кПа. Такой уровень вакуума получают при помощи двухуровневых ротационных насосов, эксцентриковых роторных насосов, вакуумных насосов Рутса, турбомолекулярных насосов, диффузионных насосов, криогенных насосов и т. д.

Такой уровень вакуума используется в основном при лиофилизации, металлизации и термообработке. В науке технический вакуум используется в качестве симуляции космического пространства.

Наивысшее значение вакуума на земле значительно меньше значения абсолютного вакуума, которое остается чисто теоретическим значением. Фактически, даже в космосе, несмотря на отсутствие атмосферы, имеется небольшое количество атомов.

Основным толчком к развитию вакуумных технологий послужили исследования в промышленной области. В настоящий момент существует большое количество применений в различных секторах. Вакуум используется в электролучевых трубках, лампах накаливания, ускорителях частиц, в металлургии, пищевой и аэрокосмической индустрии, в установках для контроля ядерного синтеза, в микроэлектронике, в стекольной и керамической промышленности, в науке, в промышленной роботехнике, в системах захвата с помощью вакуумных присосок и т.д.

Вакуумные системы множественного захвата ‘ОКТОПУС’Захват металлических листов, стекла, мрамора, дерева и т. д. при помощи вакуумных присосокПеремещение гранул порошка, жидкостей и т.п.

---

Фиксированная дозировка объемаЗахват яиц вакуумными присоскамиПеремещение и маркировка с помощью присосок

---

Открытие пакетов с помощью присосок. Упаковочный датчикВакуумная пропиткаВакуумные цилиндры для отслаивания

---

Вакуумное формование полимеровВакуумная упаковкаВакуумная опрессовка

Вакуумные присоски незаменимый инструмент для захвата, подъёма и перемещения предметов, листов и различных объектов, которые трудно перемещать обычными системами, из-за их хрупкости или риска деформации.

При правильном применении присоски обеспечивают удобство, экономичность и безопасность работы, что является фундаментальным принципом для идеальной реализации проектов автоматизации на производстве.

Продолжительные исследования и внимание к требованиям наших клиентов, позволили нам производить присоски выдерживающие высокие и низкие температуры, абразивный износ, электростатические разряды, агрессивные среды, а так же не оставляют пятен на поверхности переносимых предметов. Помимо этого, присоски соответствуют стандартам безопасности EEC и пищевым стандартам FDA, BGA, TSCA.

Все присоски изготавливаются из высококачественных компонентов методом вакуумного формования и подвергаются антикоррозионной обработке для долгого срока службы. Независимо от конфигурации, все присоски имеют свою маркировку.

---

Система множественного захвата Октопус.

Далее: Принцип действия вакуумных присосок.

Атмосферное давление | Определение и вариант

изменения атмосферного давления с высотой

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Джордж Доллонд

Похожие темы:

атмосфера барометр воздух Осцилляция Мэддена-Джулиана напорная камера

Просмотреть весь связанный контент →

атмосферное давление , также называемое барометрическим давлением , сила на единицу площади, действующая на атмосферный столб (то есть весь объем воздуха над указанной площадью). Атмосферное давление можно измерить ртутным барометром (отсюда часто используемый синоним барометрического давления ), который указывает высоту столбика ртути, которая точно уравновешивает вес столбика атмосферы над барометром. Атмосферное давление также измеряется с помощью барометра-анероида, в котором чувствительный элемент представляет собой один или несколько полых, частично вакуумированных гофрированных металлических дисков, удерживаемых от сжатия внутренней или внешней пружиной; изменение формы диска при изменении давления может быть зафиксировано с помощью стержня ручки и вращающегося барабана с часовым приводом.

Узнать об атмосферном давлении, его единицах и методах измерения

Посмотреть все видео к этой статье

Атмосферное давление выражается в нескольких различных системах единиц: миллиметры (или дюймы) ртутного столба, фунты на квадратный дюйм (psi), дин на квадратный сантиметр, миллибар (мб), стандартная атмосфера или килопаскаль. Стандартное давление на уровне моря по определению равно 760 мм (29,92 дюйма) ртутного столба, 14,70 фунта на квадратный дюйм, 1013,25 × 10 ³ дин на квадратный сантиметр, 1013,25 миллибара, одной стандартной атмосфере или 101,325 килопаскаля. Вариации этих значений довольно малы; например, самое высокое и самое низкое давление на уровне моря, когда-либо зарегистрированное, составляет 32,01 дюйма (в центре Сибири) и 25,9 дюйма.0 дюймов (во время тайфуна в южной части Тихого океана). Небольшие колебания давления, которые действительно существуют, в значительной степени определяют характер ветра и штормов на Земле.

Викторина «Британника»

«Апрельский дождь» — «Мартовские львы и ягнята»

Знайте, почему присоски не работают в открытом космосе

Посмотреть все видео к этой статье

У поверхности Земли давление уменьшается с высотой примерно на 3,5 миллибара на каждые 30 метров (100 футов). Однако над холодным воздухом снижение давления может быть гораздо более резким, потому что его плотность больше, чем у более теплого воздуха. Давление на высоте 270 000 метров (10 ⁻⁶ мбар) сравнимо с самым лучшим искусственным вакуумом из когда-либо созданных. На высотах от 1500 до 3000 метров (от 5000 до 10000 футов) давление достаточно низкое, чтобы вызвать горную болезнь и серьезные физиологические проблемы, если не будет предпринята тщательная акклиматизация.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и дополнена Джоном П. Рафферти.

Космос | физика и метафизика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• В этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Компаньоны
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.