یکی از نکات مهم در تجهیزات خلأ، انتخاب پمپی با سرعت تخلیه مناسب است تا امکان رسیدن به خلأ مورد نظر ما در زمان مشخص را فراهم نماید. علاوه برآن با انتخاب پمپ مناسب، می‌توان بهترین پمپ با کمترین هزینه را برای یک سیستم خلأ انتخاب نمود.

در این مقاله به بررسی نحوه تعیین سرعت تخلیه موردنیاز در سیستم‌های خلأ خواهیم پرداخت تا بتوان پیش از خرید پمپ، تخمین مناسبی از سرعت تخلیه مورد نیاز آن داشت.

مفهوم سرعت تخلیه Pumping Speed(S)

سرعت تخلیه میزان دبی حجمی در دهانه ورودی پمپ خلأ است. واحد سرعت تخلیه معمولا لیتر بر ثانیه و یا متر مکعب بر ساعت است. (جدول تبدیل یکاهای سرعت تخلیه را می‌توانید در این مقاله ملاحظه کنید) رابطه سرعت تخلیه بصورت زیر می‌باشد:

رابطه سرعت تخلیه و سرعت تخلیه حجمی(Throughput) نیز بصورت زیر می‌باشد:

که در این رابطه Q دبی حجمی، P فشار  و S سرعت تخلیه است.

در تعیین سرعت تخلیه مورد نیاز یک محفظه، پیش از هرچیز لازم است تا محدوده خلأ مورد نیاز مشخص شود(جهت آشنایی با محدوده‌های مختلف خلأ و ویژگی‌های هریک می‌توانید این مقاله را مطالعه نمایید) زیرا روش تعیین سرعت تخلیه در محدوده خلأ پایین و متوسط با روش تعیین سرعت تخلیه در خلأ بالا و خیلی بالا متفاوت است.

محاسبه زمان تخلیه یک مخزن

پیش فرض‌ها:

زمان تخلیه مخزن با توجه به پیش‌فرض‌های فوق بصورت زیر محاسبه می‌باشد:

در این رابطه واحد زمان براساس واحد زمان در سرعت تخلیه تعیین می‌شود. درحین محاسبه زمان تخلیه لازم است تا واحدهای فشار مشابه بوده و واحد حجم نیز با واحد حجم در سرعت تخلیه یکی باشد.( درغیر این صورت باید از ضرایب تبدیلی استفاده نمود)

بمنظور برآورد سرعت تخلیه مورد نیاز برای رسیدن به یک فشار مشخص، رابطه فوق را می‌توان بصورت زیر استفاده نمود.

مثال: محفظه ای با حجم 500 لیتر که در زمان 6 دقیقه به فشار 1 میلی بار قرار است برسد. سرعت تخلیه موثر چه مقدار است؟

لازم بذکر است که در حالت واقعی برای مسئله بالا باید پمپ انتخابی دارای سرعت تخلیه بالاتر از عدد فوق را انتخاب نمود زیرا همواره عواملی مانند نشتی از بیرون و یا مقاومت مسیر وجود دارند. درضمن باید به سرعت تخلیه پمپ در کل محدوده تخلیه نیز توجه نمود. در تصویر زیر سرعت تخلیه یک پمپ روتاری دو مرحله‌ای(سالم و بدون ایراد) در محدوده فشاری عملکردی آن نشان داده شده است. همانظور که ملاحظه می‌کنید در انتهای محدوده عملکردی، سرعت تخلیه به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد.

شکل 1- سرعت تخلیه پمپ روتاری در فشارهای مختلف

محاسبه فشار نهایی –تخلیه سطحی

در محدوده‌های خلأ بالا و خیلی بالا میزان چگالی مولکولی در حجم محفظه بسیار پایین می‌باشد و مهمترین منشأ گاز، بخارات حاصل از سطوح است. به همین دلیل برای محاسبه فشار نهایی بایستی میزان گازروی(Outgassing) کلیه سطوح مشخص باشند.( جهت آشنایی با محدوده‌های مختلف خلأ و ویژگی‌های هریک می‌توانید این مقاله را مطالعه نمایید)

حداقل فشار قابل دسترس براساس زیر محاسبه می‌شود:

دبی حجمی کلی حاصل جمع کلیه دبی‌های حجمی می‌باشد. این دبی‌ها ممکن است بخاطر بخارات سطوح داخلی محفظه، نشتی واقعی از بیرون به داخل محفظه و یا منشأ تولید گاز داخلی باشد(شکل 2).

شکل 2- انواع شارش گاز از سطوح

مقدار دبی حجمی کلی از رابطه زیر محاسبه می‌شود.

سرعت تخلیه موثر پمپ نیز حاصل برآیند سرعت تخلیه واقعی پمپ و میزان هدایت مسیر تا مخزن(جهت آشنایی بیشتر می‌توانید این مقاله را مطالعه کنید) است که بصورت زیر محاسبه می‌شود.

میزان گازروی برای برخی از مواد پرکاربرد در صنعت خلأ را می‌توانید در این فایل مشاهده کنید.

شرکت پایاصنعت خلأ آماده ارائه مشاوره در زمینه تکنولوژی خلأ است. همچنین این شرکت ارائه دهنده خدمات سرویس، تعمیر و نگهداری به انواع دستگاه‌های خلأ می‌باشد.