Venturi-systeem VS Vacuümpompen

Hoe werkt het Venturi-systeem?

Een Venturi-systeem verlaagt de druk wanneer een vloeistof door een vernauwd deel (of vernauwing) van een pijp stroomt. In 1797 voerde Giovanni Battista Venturi experimenten uit op de stroming in een kegelvormige buis en bouwde hij de eerste debietmeter voor gesloten pijpen, de “Venturi-buis”. Een Venturi-vacuüm wordt gecreëerd door een pomp waar samengeperste lucht doorheen stroomt, maar de pomp heeft geen bewegende delen. De samengeperste lucht stroomt door de eerste kamer, dan door een kleiner portaal dat uitkomt in een andere grotere kamer, die op de eerste lijkt.

De statische druk in de eerste meetbuis (1) is hoger dan in de tweede (2), en de vloeistofsnelheid bij “1” is lager dan bij “2”, omdat de doorsnede bij “1” groter is dan bij “2”.https://en.wikipedia.org/wiki/Venturi_effect

Het insnoeren van een buis waar vloeistof doorheen stroomt, leidt tot een lagere druk. Dit principe is contra-intuïtief met het gezond verstand. Waarom neemt de druk af? Waar gaat de vloeistof heen als de doorgang wordt vernauwd? Wanneer de vloeistof begint te stromen, neemt de snelheid rond de opening in de pijp aanzienlijk toe vanwege de beperking in de doorsnede. Een voorbeeld hiervan is water dat door een pijp stroomt. Water is een vloeistof die niet gemakkelijk wordt samengedrukt. Wanneer het water door het vernauwde gedeelte van een pijp stroomt, stroomt het water sneller. Hetzelfde volume water moet sneller door dezelfde ruimte stromen. Hoe kleiner het vernauwde gedeelte van de pijp is ten opzichte van de oorspronkelijke straal, des te sneller stroomt de vloeistof.

Hoe sneller de bewegende vloeistof, hoe lager de druk (d.w.z. het principe van Bernoulie) en hoe hoger de snelheid, hoe groter het verschil in gemeten verschildruk. Abrupte beperkingen veroorzaken ernstige turbulentie in een vloeistof. Door aan vloeistoffen met abrasieve deeltjes een mondstuk toe te voegen dat geschikt is voor hogere stromingssnelheden, wordt de turbulentie verminderd en ontstaat er minder drukverlies. De turbulentievermindering is groter bij Venturi-mondstukken en -buizen waar de beperking wordt gecreëerd door langere, conische vernauwingen in de buiswand.

NOOT: Hoe langer het uitlaatgedeelte van de pijp, hoe sterker het vacuümeffect.

Alle Venturi-systemen, inclusief meters, meters, nozzles, smoorplaten, smoorspoelen en pijpen kunnen worden geleverd met verschillende restrictiediameter maten, zodat het drukverlies en de gegenereerde verschildruk kunnen worden geoptimaliseerd voor de procesomstandigheden en toepassingen. “In de vloeistofdynamica moet de snelheid van een onsamendrukbare vloeistof toenemen naarmate deze door een vernauwing gaat, volgens het principe van massa-continuïteit, terwijl de statische druk moet afnemen volgens het principe van behoud van mechanische energie” (Wikipedia, Venturi-effect, Opgehaald op 18 september 2018). Daarom wordt elke toename in kinetische energie en snelheid van de vloeistof als deze door een vernauwing stroomt, gecompenseerd door een afname in druk.

Interessante opmerking: De massastroom voor een samendrukbare vloeistof zal toenemen met een verhoogde stroomopwaartse druk, waardoor de dichtheid van de vloeistof door de vernauwing zal toenemen (hoewel de snelheid constant zal blijven). Dit is het werkingsprincipe van een de Laval mondstuk. Het verhogen van de brontemperatuur zal ook de lokale sonische snelheid verhogen, waardoor een hogere massastroom mogelijk wordt, maar alleen als het oppervlak van de straalpijp ook wordt vergroot om de resulterende afname in dichtheid te compenseren.

Het Venturi-systeem bestaat uit:

Venturi-vacuümschakelaar of Nex Flow Ring Vac
Slang of pijp
Minimaal 2,5 CFM bij 90 PSI

Het Venturi-systeem verhoogt de aanzuigcapaciteit van elke luchtcompressor. Om een Venturi-vacuüm te configureren, steekt u de stekker van de compressor in het ene uiteinde, zet u de schakelaar in de vacuümstand, en steekt u het andere uiteinde in een vacuümapparaat.

Het belangrijkste onderdeel is een venturibuis. Als vloeistof stroomt door een lengte van pijp met veranderende diameter. Om onnodige aërodynamische weerstand te voorkomen, heeft een Venturi-buis doorgaans een ingangskegel van 30 graden en een uitgangskegel van 5 graden. (Wikipedia, Opgehaald 18 september 2018).

Toebehoren

Snelkoppel/koppelmondstukfitting
Druk- of vacuümmeters om te controleren hoeveel vacuüm er met het systeem wordt gecreëerd
Vacuümpomp om materiaal te verzamelen materiaal op te vangen en dan het Venturi-systeem te gebruiken om het materiaal over een grotere afstand te verplaatsen

Voordelen van een Venturi Vacuümsysteem

De beste voordelen van een Venturi Vacuümsysteem is dat het:

Het creëert een hoog vacuüm en een versterkte stroming om een sterke transportkracht te genereren om elk materiaal met gemak te verplaatsen.
Verlaagt de energiekosten met minder luchtverbruik en gebruikt minder druk.
Minder kans op vervuiling van de luchtstroom vanwege het rechtdoor ontwerp, dat verstopping voorkomt.
Lichtgewicht en draagbaar; Eenvoudige configuratie, die eenvoudiger te vervaardigen en minder duur in aanschaf is. Snel en eenvoudig te monteren en te bevestigen aan bestaande configuratie. Heeft geen kleppen en vereist geen filters.
Configureerbaar: Standaard, Schroefdraad (NPT of BSP) of Flensaansluiting
Beschikbaar in een ruime keuze aan materialen: Geanodiseerd/hard geanodiseerd aluminium, 304/316L roestvrij staal, en Teflon. Gebouwd om te duren: de materialen worden behandeld om levensduur in de levenscyclus van het product te verzekeren
Overschrijdt meertrappige pompen door 2 tot7 keer
Geen elektro of explosiegevaar

Venturi Systeemtoepassingen

Venturi-buizen worden gebruikt in processen waar het permanente drukverlies niet verdraaglijk is en waar de maximumnauwkeurigheid in het geval van hoogst viscous vloeistoffen wordt vereist. Zij worden ook gebruikt in toepassingen waar zij elektrisch aangedreven vacuümpompen vervangen:

Gasontluchting
Bewegende metaaldelen in een machine ruwe omgeving:
- Hopper laden; Plastic pellets voor spuitgieten
- Trim verwijderen
- Vulbewerkingen
- Materiaaloverdracht
- Zandstralen
Gas door een transmissielijn of gaswasser: Verplaatst nat en droog materiaal of vloeistof door een pijp
Energietransmissie: Transport van oplosmiddelen en chemicaliën, bijvoorbeeld olie en gas, stoom
Een standaard luchtcompressor ombouwen tot een zuigmachine om producten met een gelijkmatige zuigkracht vast te zetten op een ondergrond. Het gebruik van een luchtcompressor als klemkracht voorkomt ook de noodzaak van gaten op een werkoppervlak.
De snelheid van een vloeistof meten, door drukveranderingen in verschillende segmenten van het apparaat te meten:
- De druk van brandstof of verbranding in straal- of raketmotoren meten
- Meten van kleine en grote stromen water en afvalwater
In de metrologie (wetenschap van het meten) voor meters die zijn gekalibreerd voor differentiële drukken.
Wateraanzuigers die een gedeeltelijk vacuüm produceren met behulp van de kinetische energie van de waterdruk van de kraan
Vacuümzak om vacuümgevormde laminaten te maken
Vacuümvormende bewerkingen voor efficiënte industriële toepassingen
Atomizers die parfum of spuitverf verspreiden (d.w.z.b.v. uit een spuitpistool).

VOORBEELDE PRODUCTEN

Wat is een vacuümpomp?

Een vacuümpomp is een apparaat, dat in 1650 door Otto von Guericke werd uitgevonden. Het verwijdert lucht en gasmoleculen uit een afgesloten of begrensde ruimte, waardoor een gedeeltelijk vacuüm ontstaat. Soms verwijderen vacuümpompen gas uit een ruimte, waardoor een gedeeltelijk vacuüm achterblijft, of verwijderen water van de ene ruimte naar de andere, zoals een dompelpomp in een kelder doet.

De prestaties van een vacuümpomp worden afgemeten aan de snelheid van de pomp of het debiet bij de inlaat in volume per tijdseenheid. De pompsnelheid varieert voor elk type pomp en het gas/vloeistof/vloeistof waarop hij wordt gebruikt. Het aantal moleculen dat per tijdseenheid of verwerkingscapaciteit uit het vat wordt gepompt, is een andere prestatiefactor.

De aanzuiging van een vacuüm wordt veroorzaakt door een verschil in luchtdruk. Een door elektriciteit aangedreven ventilator vermindert de druk in de machine. De atmosferische druk duwt vervolgens de lucht door het tapijt en in de zuigmond, zodat het stof letterlijk in de zak wordt geduwd.

De onderdelen van een vacuümpomp zijn:

Afzuiging: Hoe hoger de zuigkracht, hoe krachtiger de stofzuiger.
Ingangsvermogen: Het opgenomen vermogen wordt uitgedrukt in watt. Het nominale ingangsvermogen geeft niet de doeltreffendheid van de stofzuiger aan, maar alleen de hoeveelheid elektriciteit die hij verbruikt
Uitgangsvermogen: De hoeveelheid ingangsvermogen wordt omgezet in luchtstroom aan het uiteinde van de reinigingsslang. De luchtstroom wordt vaak uitgedrukt in luchtwatt (watt).

Hoe werkt een vacuümpomp?

Een draaiende as, in een afgesloten ruimte, verwijdert lucht- en gasmoleculen. Hierdoor neemt de luchtdichtheid in de afgesloten ruimte geleidelijk af, waardoor een vacuüm ontstaat. Naarmate de druk in de afgesloten ruimte afneemt, wordt het moeilijker om extra deeltjes te verwijderen. De hoeveelheid energie die door een vacuümpomp wordt geproduceerd, hangt af van het volume verwijderd gas en het geproduceerde drukverschil tussen interne en externe atmosfeer.

De twee technologieën die door vacuümpompen worden gebruikt, zijn gasoverdracht of gasopvang.

Overdrachtspompen verdelen de stuwkracht van de vacuümzijde naar de uitlaatzijde om het gas te versnellen.
Zij verplaatsen de gasmoleculen door kinetische werking of positieve verplaatsing:

Kinetische overdrachtspompen leiden het gas naar de pompuitlaat met behulp van hoge snelheidsschoepen of ingevoerde gasdruk. Kinetische pompen hebben typisch geen verzegelde containers maar kunnen hoge compressieverhoudingen bereiken bij lage druk.

Positieve verplaatsingsoverdracht vangt gas op en beweegt het door de pomp. Ze zijn vaak ontworpen in meerdere fasen op een gemeenschappelijke aandrijfas. Het geïsoleerde volume wordt samengeperst tot een kleiner volume bij een hogere druk en afgevoerd naar de atmosfeer (of naar de volgende pomp). Het is gebruikelijk dat twee transferpompen in serie worden gebruikt om een hoger vacuüm en debiet te bereiken. Het uitgestoten gas is hoger dan de atmosferische druk wanneer hetzelfde aantal gasmoleculen de pomp verlaat als erin gaat. De compressieverhouding is de uitlaatdruk aan de uitlaat gemeten ten opzichte van de laagste druk verkregen aan de inlaat.

Opvangpompen vangen de gasmoleculen op oppervlakken binnen het vacuümsysteem. Deze pompen werken bij lagere stroomsnelheden dan transferpompen, maar kunnen een zeer sterk vacuüm leveren. Opvangpompen werken met behulp van cryogene condensatie, ionische reactie, of chemische reactie en hebben geen bewegende delen. Zij kunnen een olievrij vacuüm opwekken.

De mechanische vacuümpompen hebben gewoonlijk een elektromotor als krachtbron, maar kunnen ook op een verbrandingsmotor berusten, en zuigen lucht aan uit een gesloten volume en geven die af aan de atmosfeer. De draaischuifvacuümpomp is de meest populaire soort mechanische pomp. De afzonderlijke rotors zijn rond een as geplaatst en draaien met hoge snelheid rond. De lucht wordt gevangen en door de inlaatpoort verplaatst, en achter de inlaat ontstaat een vacuüm.

Typen vacuümpompen

Pompen kunnen worden beschouwd als natte of droge pompen, afhankelijk van het feit of het gas tijdens het pompen al dan niet wordt blootgesteld aan olie of water. Natte pompen gebruiken olie of water voor smering en/of afdichting en deze vloeistof kan het weggeslingerde (verpompte) gas verontreinigen. Droge pompen hebben geen vloeistof. Zij hebben nauwe ruimten tussen de roterende en statische delen van de pomp, gebruiken droge polymeer (PTFE) afdichtingen, of een membraan om het pompmechanisme te scheiden van het opgezogen gas. Droge pompen verminderen het risico van systeemverontreiniging en olieverwijdering in vergelijking met natte pompen.

Notitie: Vacuümpompen zijn niet eenvoudig om te zetten van nat naar droog door het veranderen van de pompstijl. De kamer en het leidingwerk kunnen worden verontreinigd als ze nat zijn. Daarom moeten alle natte pompen grondig worden gereinigd of vervangen, anders verontreinigen ze het gas tijdens bedrijf.

Primair/Booster/Secondair	Naam	Type pomp
Primaire (Backing) pompen	Oil Sealed Rotary Vane Pump	Wet verdringerpomp
	vloeistofringpomp	Wet verdringerpomp
	membraanpomp	droge verdringerpomp
	wentelpomp
opvoerpompen	Wortelpomp
	Klauwpomp
	Wortelpomp
Tweede Pomp	Turbomoleculaire Pomp	Droge Kinetische Overdracht
	Damp Diffusiepomp	natte kinetische overdracht
	kristalpomp	droge opsluiting
	sputter-ionenpomp	droge opsluiting

Redenen om een vacuümpomp te gebruiken:

Voorzie een kracht
Vang stof op
Verwijder actieve en reactieve bestanddelen
Verwijder ingesloten en opgeloste gassen
Verminder thermische overdracht
Verhoog het “gemiddelde vrije pad” van gasmoleculen zodat de druk nuttig wordt.

Het gemiddelde vrije pad is de afstand die een molecuul aflegt voordat het tegen een ander molecuul botst. Een molecuul kan de volgende soorten stroming in vacuüm ondergaan:

Viscous stroming, turbulent: Enorme willekeurige beweging als de moleculen proberen te bewegen in elke open ruimte die kan leiden tot een snellere uitgang.
Wervelende stroming, laminaire: Na een paar minuten eindigt de stormloop van moleculen om te vertrekken en beginnen ze op een geordende manier naar een uitgang te bewegen.
Moleculaire stroming: Het gemiddelde vrije pad wordt langer binnen de diameter van de pijp waardoor vrije stroming van moleculen ontstaat. De gasmoleculen zullen eerder tegen de wanden van de pijpleiding (container) botsen dan tegen een ander molecuul. Naarmate de druk daalt, daalt ook de geleiding, totdat de gasstroom overgaat in een moleculaire stroom. De geleiding is de maat voor de massa gas die stroomt bij de gemiddelde druk per meter van de pijplengte.

Voordelen van een vacuümpomp

Verplaatst groot volume lucht/laag vacuüm
Verzet druk in stroming (vereist hogere druk om te werken)
Vangt vuil, stof en puin
Bespaart energie
Duurzaam

Vacuümpomp Toepassingen

Medische processen, die zuiging zoals therapie of massaspectrometers vereisen
Chemische en farmaceutische toepassingen
Wetenschappelijke analytische instrumenten die vaste, gas, oppervlakte, vloeibare, en biologische materialen zoals elektronenmicroscopie analyseren
Procesindustrieën om dampen te luchten, stof en vuil te verwijderen, machtsmateriaal, en afval samen te persen:
- Suikerfabrieken
- Pulp &papier
- Cement
- Vacuümbuizen
- Elektrische lampen
- Halfgeleiders
- Glascoating
Gyroscopen in vlieginstrumenten worden aangedreven door een vacuümbron in geval van een elektrische storing.
Behandelingsinstallaties voor rioleringsstelsels
Water van de ene ruimte naar de andere verplaatsen, zoals een dompelpomp in een kelder doet.