System Venturiego VS Pompy próżniowe

Jak działa system Venturiego?

System Venturiego redukuje ciśnienie, gdy płyn przepływa przez zwężoną sekcję (lub dławik) rury. W 1797 roku Giovanni Battista Venturi przeprowadził eksperymenty nad przepływem w rurce w kształcie stożka i zbudował pierwszy przepływomierz dla rur zamkniętych zwany „rurką Venturiego”. Podciśnienie Venturiego jest wytwarzane przez pompę, przez którą przepływa sprężone powietrze, przy czym pompa nie posiada żadnych ruchomych części. Sprężone powietrze przepływa przez początkową komorę, następnie mniejszy portal, który otwiera się na inną większą komorę, która jest taka sama jak pierwsza.

Ciśnienie statyczne w pierwszej rurze pomiarowej (1) jest wyższe niż w drugiej (2), a prędkość płynu w „1” jest mniejsza niż w „2”, ponieważ pole przekroju poprzecznego w „1” jest większe niż w „2”.https://en.wikipedia.org/wiki/Venturi_effect

Zawężenie rury, przez którą przepływa płyn, powoduje obniżenie ciśnienia. Zasada ta jest sprzeczna z intuicją zdrowego rozsądku. Dlaczego ciśnienie spada? Dokąd płynie płyn, jeśli droga jest zwężona? Kiedy płyn zaczyna płynąć, jego prędkość wokół otworu w rurze znacznie wzrasta z powodu ograniczenia przekroju poprzecznego. Ilustracją tego jest woda przepływająca przez rurę. Woda jest cieczą, która nie poddaje się łatwo kompresji. Kiedy woda przepływa przez zwężony obszar rury, płynie ona szybciej. Ta sama objętość wody musi szybciej przepłynąć przez tę samą przestrzeń. Im mniejszy jest zwężony obszar rury w porównaniu do jej pierwotnego promienia, tym większa jest prędkość płynu.

Im szybciej poruszający się płyn, tym niższe ciśnienie (tj. zasada Bernoulie’go), a im większa prędkość, tym większa różnica w mierzonym ciśnieniu różnicowym. Nagłe ograniczenia generują poważne turbulencje w płynie. Dodanie dysz dostosowanych do wyższych prędkości przepływu do cieczy zawierających cząstki ścierne zmniejszy turbulencje i spowoduje mniejsze straty ciśnienia. Redukcja turbulencji jest większa w przypadku dysz Venturiego i rur, w których ograniczenie jest tworzone przez dłuższe, stożkowe przewężenia w ściance rury.

UWAGA: Im dłuższy odcinek wylotowy rury, tym silniejszy efekt podciśnienia.

Wszystkie systemy Venturiego, w tym manometry, mierniki, dysze, kryzy, dławiki i rury mogą być dostarczane z różnymi rozmiarami średnicy ograniczenia, tak aby straty ciśnienia i generowane ciśnienie różnicowe mogły być zoptymalizowane dla warunków procesowych i zastosowań. „W dynamice płynów prędkość nieściśliwego płynu musi wzrosnąć, gdy przechodzi przez zwężenie zgodnie z zasadą ciągłości masy, podczas gdy jego ciśnienie statyczne musi spaść zgodnie z zasadą zachowania energii mechanicznej” (Wikipedia, efekt Venturiego, Retrieved on September 18, 2018). Dlatego każdy zysk w energii kinetycznej płynu i prędkości, gdy przepływa przez ograniczenie, jest równoważony przez spadek ciśnienia.

Interesująca uwaga: Masowe natężenie przepływu dla ściśliwego płynu wzrośnie wraz ze wzrostem ciśnienia w górę strumienia, co zwiększy gęstość płynu przez zwężenie (chociaż prędkość pozostanie stała). Jest to zasada działania dyszy de Lavala. Zwiększenie temperatury źródła zwiększy również lokalną prędkość soniczną, co pozwoli na zwiększenie masowego natężenia przepływu, ale tylko wtedy, gdy powierzchnia dyszy zostanie również zwiększona, aby skompensować wynikający z tego spadek gęstości.

System Venturi składa się z:

• Wyłącznika próżni Venturi lub pierścienia przepływowego Nex Flow Ring Vac
• Węża lub rury
• Minimum 2,5 CFM @ 90 PSI

System Venturi zwiększa zdolność ssania każdej sprężarki powietrza. Aby skonfigurować Venturi Vacuum, podłącz sprężarkę do jednego końca, przesuń przełącznik na ustawienie próżni, a drugi koniec podłącz do urządzenia próżniowego.

Głównym elementem jest zwężka Venturiego. Gdy płyn przepływa przez odcinek rury o zmiennej średnicy. Aby uniknąć nadmiernego oporu aerodynamicznego, rurka Venturiego ma zwykle stożek wejściowy 30 stopni i stożek wyjściowy 5 stopni. (Wikipedia, Retrieved September 18, 2018).

Akcesoria

• Złączka do szybkiego odłączania/złączania dysz
• Mierniki ciśnienia lub podciśnienia do monitorowania wielkości podciśnienia wytwarzanego przez system
• Pompa próżniowa do zbierania materiału, a następnie użyć systemu Venturiego do przeniesienia materiału na większą odległość

Wady systemu próżniowego Venturiego

Najlepszymi zaletami systemu próżniowego Venturiego jest to, że:

• Tworzy wysokie podciśnienie i wzmocniony przepływ w celu wygenerowania silnej siły przenoszenia, aby przenieść dowolny materiał z łatwością.
• Obniża koszty energii dzięki mniejszemu zużyciu powietrza i mniejszemu ciśnieniu.
• Mniejsze prawdopodobieństwo zanieczyszczenia przepływu powietrza dzięki prostej konstrukcji przelotowej, która zapobiega zatykaniu.
• Lekki i przenośny; Prosta konfiguracja, która jest łatwiejsza w produkcji i tańsza w zakupie. Szybko i łatwo montowane i dołącza się do istniejącej konfiguracji. Nie posiada zaworów i nie wymaga filtrów.
• Konfigurowalne: Standardowe, gwintowane (NPT lub BSP) lub kołnierzowe połączenie
• Dostępne w szerokim wyborze materiałów: Aluminium anodyzowane/twardo anodyzowane, stal nierdzewna 304/316L i teflon. Zbudowane, aby trwać: materiały są obrabiane w celu zapewnienia trwałości w cyklu życia produktu
• Przewyższają pompy wielostopniowe od 2 do 7 razy
• Bez zagrożenia elektrycznego lub wybuchem

Zastosowanie w systemach Venturi

Rurki Venturi są stosowane w procesach, w których nie można tolerować stałych strat ciśnienia i gdzie wymagana jest maksymalna dokładność w przypadku cieczy o dużej lepkości. Są one również wykorzystywane w zastosowaniach, w których zastępują pompy próżniowe z napędem elektrycznym:

• Odpowietrzanie gazu
• Ruchome części metalowe w trudnych warunkach pracy maszyn:
  • Załadunek do zbiornika; Granulat z tworzywa sztucznego do formowania wtryskowego
  • Usuwanie obrzeży
  • Operacje napełniania
  • Przenoszenie materiału
  • Piaskowanie
• Gaz przez linię przesyłową lub płuczkę: Przenosi mokry i suchy materiał lub płyn przez rurę
• Przenoszenie energii: Transport rozpuszczalników i substancji chemicznych, na przykład ropy naftowej i gazu, pary wodnej
• Przekształcenie standardowej sprężarki powietrza w maszynę ssącą do zabezpieczania produktów za pomocą jednolitego ssania w celu zabezpieczenia podstawy do powierzchni. Użycie sprężarki powietrza jako siły mocującej zapobiega również potrzebie wykonywania otworów na powierzchni roboczej.
• Pomiar prędkości płynu, poprzez pomiar zmian ciśnienia w różnych segmentach urządzenia:
  • Pomiar ciśnienia paliwa lub spalania w silnikach odrzutowych lub rakietowych
  • Pomiar małych i dużych przepływów wody i ścieków
• W metrologii (nauka o pomiarach) dla manometrów kalibrowanych dla różnicy ciśnień.
• Dozowniki wody, które wytwarzają częściową próżnię, wykorzystując energię kinetyczną ciśnienia wody w kranie
• Podłącz worek próżniowy, aby wykonać laminaty formowane próżniowo
• Próżniowe operacje formowania dla wydajnych zastosowań przemysłowych
• Atomizery, które rozpraszają perfumy lub farbę w sprayu (tj.np. z pistoletu natryskowego).

PRODUKTY UZUPEŁNIAJĄCE

Co to jest pompa próżniowa?

Pompa próżniowa to urządzenie, które zostało wynalezione w 1650 roku przez Otto von Guericke. Usuwa ona cząsteczki powietrza i gazu z zamkniętej lub ograniczonej przestrzeni, co skutkuje powstaniem częściowej próżni. Czasami pompy próżniowe usuwają gaz z obszaru, pozostawiając za sobą częściową próżnię lub usuwają wodę z jednego obszaru do drugiego, tak jak to robi pompa studzienna w piwnicy.

Wydajność pompy próżniowej jest mierzona na podstawie prędkości pompy lub objętości przepływu na wlocie w objętości na jednostkę czasu. Szybkość pompowania zmienia się dla każdego typu pompy i gazu/cieczy/płynu, do którego jest używana. Liczba cząsteczek wypompowanych z pojemnika w jednostce czasu lub przepustowości jest kolejnym czynnikiem wydajności.

Ssanie próżni jest spowodowane różnicą w ciśnieniu powietrza. Wentylator napędzany energią elektryczną obniża ciśnienie wewnątrz urządzenia. Następnie ciśnienie atmosferyczne przepycha powietrze przez dywan i do dyszy, dzięki czemu kurz jest dosłownie wpychany do worka.

Składnikami pompy próżniowej są:

• Ssanie: Im wyższy wskaźnik ssania, tym większa moc odkurzacza.
• Moc wejściowa: Pobór mocy jest podawany w watach. Znamionowa moc wejściowa nie wskazuje na skuteczność oczyszczacza, a jedynie na ilość zużywanej przez niego energii elektrycznej
• Moc wyjściowa: Ilość mocy wejściowej jest przekształcana w przepływ powietrza na końcu węża czyszczącego. Przepływ powietrza jest często podawany w watach powietrza (airwatts).

Jak działa pompa próżniowa?

Obracający się wał, w zamkniętej przestrzeni, usuwa cząsteczki powietrza i gazu. Działanie to stopniowo zmniejsza gęstość powietrza w obudowie, co skutkuje powstaniem próżni. W miarę zmniejszania się ciśnienia w obudowie, coraz trudniej jest usunąć dodatkowe cząsteczki. Ilość energii wytwarzanej przez pompę próżniową zależy od objętości usuniętego gazu i wytworzonej różnicy ciśnień między atmosferą wewnętrzną i zewnętrzną.

Dwie technologie wykorzystywane przez pompy próżniowe to przenoszenie lub wychwytywanie gazu.

Pompy przenoszące przenoszą siłę napędową ze strony próżniowej na stronę wylotową w celu przyspieszenia gazu.
Przemieszczają cząsteczki gazu poprzez działanie kinetyczne lub wypieranie dodatnie:

Kinetyczne pompy przenoszące kierują gaz w stronę wylotu pompy za pomocą łopatek o dużej prędkości lub wprowadzonego ciśnienia gazu. Pompy kinetyczne zazwyczaj nie mają szczelnych zbiorników, ale mogą osiągać wysokie stopnie sprężania przy niskich ciśnieniach.

Pompy wyporowe wychwytują gaz i przemieszczają go przez pompę. Często są one zaprojektowane jako wielostopniowe na wspólnym wale napędowym. Odizolowana objętość jest sprężana do mniejszej objętości przy wyższym ciśnieniu i wydalana do atmosfery (lub do następnej pompy). Często stosuje się dwie pompy transferowe połączone szeregowo w celu zapewnienia wyższego podciśnienia i natężenia przepływu. Wydalany gaz jest pod ciśnieniem wyższym od ciśnienia atmosferycznego, gdy taka sama liczba cząsteczek gazu opuszcza pompę, jak do niej wchodzi. Stopień sprężania to ciśnienie wylotowe na wylocie mierzone w stosunku do najniższego ciśnienia uzyskanego na wlocie.

Pompy wychwytujące wychwytują cząsteczki gazu na powierzchniach wewnątrz systemu próżniowego. Pompa ta pracuje przy niższych natężeniach przepływu niż pompy transferowe, ale może zapewnić bardzo silną próżnię. Pompy wychwytujące działają w oparciu o kondensację kriogeniczną, reakcję jonową lub reakcję chemiczną i nie mają ruchomych części. Mogą one wytwarzać próżnię bezolejową.

Mechaniczne pompy próżniowe mają zazwyczaj silnik elektryczny jako źródło zasilania, ale mogą alternatywnie polegać na silniku spalinowym i zasysać powietrze z zamkniętej objętości i uwalniać je do atmosfery. Obrotowo-łopatkowa pompa próżniowa jest najbardziej popularnym rodzajem pompy mechanicznej. Poszczególne wirniki są umieszczone wokół wału i obracają się z dużą prędkością. Powietrze jest wychwytywane i przenoszone przez port wlotowy, a za nim wytwarzana jest próżnia.

Typy pomp próżniowych

Pompy można uznać za pompy mokre lub suche, w zależności od tego, czy gaz jest narażony na kontakt z olejem lub wodą podczas pompowania. Pompy mokre wykorzystują olej lub wodę do smarowania i/lub uszczelniania, a płyn ten może zanieczyścić wymieniany (pompowany) gaz. Pompy suche nie zawierają cieczy. Mają ciasne przestrzenie pomiędzy wirującymi i statycznymi częściami pompy, używają suchych uszczelek polimerowych (PTFE) lub membrany w celu oddzielenia mechanizmu pompującego od tłoczonego gazu. Pompy suche zmniejszają ryzyko zanieczyszczenia systemu i usuwania oleju w porównaniu z pompami mokrymi.

Uwaga: Pompy próżniowe nie są łatwo przekształcane z mokrych na suche poprzez zmianę stylu pompy. Komora i orurowanie mogą zostać zanieczyszczone, jeżeli są mokre. Dlatego wszystkie pompy mokre muszą być dokładnie wyczyszczone lub wymienione, w przeciwnym razie zanieczyszczą gaz podczas pracy.

Prymary/Booster/Secondary	Nazwa	Rodzaj pompy
Pompy pierwotne (podporowe)	Olejowa pompa łopatkowa	Mokra Wyporowa
	Pompa z pierścieniem cieczowym
	Pompa membranowa	Sucha wyporowa
	Pompa śrubowa
Pompy wspomagające	Pompy zębate		Pompa nożna
	Pompa kłowa
	Pompa śrubowa
Pompa wtórna	Pompa turbomolekularna	Suchy transfer kinetyczny
	Pompa dyfuzyjna
	Para Diffusion Pump	Wet Kinetic Transfer
	Cryopump	Dry Entrapment
Sputter Ion Pump

Przyczyny stosowania pompy próżniowej:

1. Dostarczyć siłę
2. Zebrać pył
3. Usunąć aktywne i reaktywne składniki
4. Usunąć uwięzione i rozpuszczone gazy
5. Zmniejszyć przenoszenie termiczne
6. Powiększyć „średnią drogę swobodną” cząsteczek gazu, tak że ciśnienie staje się użyteczne.

Średnia droga swobodna to odległość, jaką pokonuje cząsteczka przed zderzeniem z inną cząsteczką. Cząsteczka może doświadczyć następujących rodzajów przepływu w próżni:

1. Przepływ tarczowy, turbulentny: Ogromny ruch losowy, gdy cząsteczki próbują przejść do każdej otwartej przestrzeni, która może prowadzić do szybszego wyjścia.
2. Przepływ wirowy, laminarny: Po kilku minutach kończy się pęd cząsteczek do wyjścia i zaczynają się one przemieszczać do wyjścia w sposób uporządkowany.
3. Przepływ molekularny: Średnia droga swobodna staje się dłuższa wewnątrz średnicy rury tworząc swobodny przepływ molekuł. Cząsteczki gazu będą częściej zderzać się ze ściankami rurociągu (zbiornika) niż z inną cząsteczką. Wraz ze spadkiem ciśnienia spada również konduktancja, aż do momentu, gdy przepływ gazu zmieni się w przepływ molekularny. Konduktancja jest miarą masy gazu przepływającego przy średnim ciśnieniu na metr długości rury.

Wady pompy próżniowej

• Przemieszcza duże ilości powietrza/niskie podciśnienie
• Przetwarza ciśnienie na przepływ (wymaga wyższego ciśnienia do działania)
• Zbiera brud, pył i gruz
• Oszczędza energię
• Trwała

Pompa próżniowa Zastosowania

• Procesy medyczne, które wymagają ssania, takie jak terapia lub spektrometrów masowych
• Chemiczne i farmaceutyczne zastosowania
• Naukowe instrumenty analityczne, które analizują stałe, gazowe, powierzchniowe, ciekłe i biologiczne materiały, takie jak mikroskopia elektronowa
• Przemysły przetwórcze do wentylacji oparów, usuwania kurzu i brudu, zasilania urządzeń i zagęszczania śmieci:
  • Cukrownie
  • Miazga &papier
  • Cement
  • Rurki próżniowe
  • Lampy elektryczne
  • Półprzewodniki

  .

  • Powłoka szklana
• Żyroskopy w instrumentach latających są zasilane ze źródła próżniowego w przypadku awarii elektrycznej.
• Oczyszczalnie ścieków
• Usuwanie wody z jednego obszaru do drugiego, tak jak to robi pompa studzienna w piwnicy.

System Venturiego VS Pompa próżniowa

System Venturiego może być używany w wielu tych samych zastosowaniach co pompa próżniowa. Główną zaletą systemu Venturiego (Ring Vac) firmy Nex Flow jest to, że urządzenia są kompaktowe i wytrzymałe, łatwe do skonfigurowania i nie wymagają konserwacji w porównaniu z pompami próżniowymi. W przypadku ciągłego odpowietrzania – wybór niskociśnieniowej pompy próżniowej pozwala zaoszczędzić koszty energii. Jeżeli jednak poszukujecie Państwo urządzenia do przenoszenia materiałów w sposób przerywany, to w przypadku stosowania sprężonego powietrza oszczędność kosztów energii można uzyskać dzięki zastosowaniu pompy pierścieniowej z natychmiastowym włącznikiem/wyłącznikiem

.