Значения давления в паспорте вакуумного насоса на первый взгляд могут показаться запутанными. В одной и той же таблице нередко встречаются цифры сразу в мбар и в мм рт. ст., причём часть значений идёт со знаком минус. Такое сочетание сбивает с толку многих инженеров и специалистов по закупкам, которые только начинают работать с вакуумной техникой. В этой статье мы разберём, что на самом деле означают эти значения давления, в чём разница между абсолютным и относительным давлением, и как построчно читать таблицу паспорта на реальном примере.
Содержание
- Что такое абсолютное давление и чем оно отличается от относительного?
- Что означает единица мбар при измерении вакуума?
- Как правильно интерпретировать значения в мм рт. ст.?
- Как читать значение из паспорта на конкретном примере?
- Как рассчитывается уровень вакуума относительно атмосферного давления?
- Что показывают столбцы 50 Гц и 60 Гц?
- Как читать остальные значения в паспорте?
- Часто задаваемые вопросы
Что такое абсолютное давление и чем оно отличается от относительного?
Давление можно выражать относительно двух разных точек отсчёта. Абсолютное давление принимает за точку отсчёта полное отсутствие вещества — идеальный вакуум; когда абсолютное давление в среде достигает нуля, это означает, что в ней не осталось ни одной молекулы газа, то есть теоретически достигнут идеальный вакуум. Относительное (избыточное) давление, напротив, принимает за точку отсчёта текущее атмосферное давление и отвечает на вопрос «насколько ниже или выше атмосферного?».
Значения в паспортах вакуумных насосов практически всегда даются в абсолютном давлении. Причина в том, что абсолютное давление не зависит от местных атмосферных условий — высоты над уровнем моря, температуры воздуха, влажности, — и потому даёт единую, сопоставимую точку отсчёта для разных мест эксплуатации. Когда указано, что насос «достигает вакуума 33 мбар», это означает, что насос способен снизить абсолютное давление среды до 33 мбар — значительно ниже стандартного атмосферного давления на уровне моря, составляющего около 1013 мбар.
Что означает единица мбар при измерении вакуума?
Миллибар (мбар) — это одна тысячная бара, то есть 1 бар равен 1000 мбар. Стандартное атмосферное давление на уровне моря принимается равным примерно 1013,25 мбар. В паспорте вакуумного насоса значение «максимальное вакуумметрическое давление», указанное в мбар, показывает самое низкое абсолютное давление, которого может достичь насос: чем меньше это число, тем глубже вакуум, создаваемый насосом.
Например, если в паспорте насоса указано33 мбар», это означает, что насос способен снизить давление окружающей среды с примерно 1013 мбар атмосферного уровня до 33 мбар абсолютного давления — то есть удаляется около 97 % атмосферного давления. Единица мбар — наиболее распространённая единица в промышленных паспортах вакуумных насосов по всему миру, и поскольку она согласуется с системой СИ, именно она обычно используется в инженерных расчётах.
Как правильно интерпретировать значения в мм рт. ст.?
Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.) — историческая единица, выражающая давление через высоту столба ртути в манометре; она до сих пор встречается в некоторых паспортах, особенно связанных с американской инженерной традицией. Стандартное атмосферное давление равно 760 мм рт. ст. В паспортах вакуумных насосов значения в мм рт. ст. обычно приводятся со знаком минус — как относительная величина, отвечающая на вопрос «на сколько мм рт. ст. ниже атмосферного?».
Например, значение «−735 мм рт. ст.» означает, что давление снизилось на 735 мм рт. ст. относительно атмосферного (760 мм рт. ст.), и в среде осталось примерно 760 − 735 = 25 мм рт. ст. абсолютного давления. Эти два представления — абсолютное в мбар и относительное в мм рт. ст. — описывают одно и то же физическое состояние с разных сторон; в следующем разделе мы покажем на конкретном примере, как эти два значения соответствуют друг другу.
Как читать значение из паспорта на конкретном примере?
В таблице моноблочных вакуумных насосов Gücüm Pompa в столбце «Максимальное вакуумметрическое давление» указано значение 33 мбар, а в соседнем столбце в мм рт. ст. — значение −735 мм рт. ст. Убедиться, что эти два числа описывают одно и то же физическое состояние, можно так:
- Стандартное атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст.
- 33 мбар абсолютного давления соответствуют примерно 24,75 мм рт. ст. абсолютного давления (при коэффициенте пересчёта примерно 1 мбар ≈ 0,75 мм рт. ст.).
- Переводя это абсолютное значение в относительное (относительно атмосферы): 24,75 − 760 ≈ −735 мм рт. ст.
Как видно, два столбца таблицы выражают один и тот же уровень вакуума через две разные единицы и две разные точки отсчёта — одну абсолютную в мбар, другую относительную в мм рт. ст. Понимание того, что эти значения не противоречат друг другу, а представляют собой два соглашения из разных инженерных традиций, помогает избежать распространённой ошибки при чтении паспортов вакуумных насосов.
Как рассчитывается уровень вакуума относительно атмосферного давления?
При оценке реально достижимого уровня вакуума на конкретном объекте необходимо учитывать и местное атмосферное давление. Стандартное значение 1013 мбар применимо на уровне моря; на объекте, расположенном на большой высоте, атмосферное давление ниже этого значения, что теоретически может сместить абсолютный уровень вакуума, достигаемый тем же насосом. Именно поэтому паспортные значения обычно указываются для стандартных атмосферных условий и определённой эталонной температуры — чем сильнее реальные условия на объекте отличаются от этого эталона, тем заметнее реальный результат может отклоняться от каталожного значения.
Передача поставщику информации о высоте расположения объекта и климатических условиях перед покупкой помогает избежать неожиданных расхождений в производительности, особенно в критичных процессах.
Что показывают столбцы 50 Гц и 60 Гц?
В таблицах паспортов Gücüm Pompa для каждой модели предусмотрены две отдельные группы столбцов: одна для сети 50 Гц, другая — для сети 60 Гц. Частота сети напрямую определяет частоту вращения асинхронного электродвигателя: при питании 60 Гц двигатель вращается примерно на 20 % быстрее, чем тот же двигатель при 50 Гц. Это означает, что один и тот же корпус насоса при 60 Гц обеспечивает более высокую производительность по всасыванию и требует более высокой мощности на валу.
Значение максимального вакуумметрического давления (мбар / мм рт. ст.) обычно остаётся одинаковым для обеих частот, поскольку оно определяется в первую очередь конструкцией корпуса и свойствами рабочей жидкости, а не частотой вращения. А вот частота вращения, производительность по всасыванию и мощность на валу при изменении частоты меняются. В Турции и Европе стандартом является сеть 50 Гц, тогда как в большей части Северной и Южной Америки и в некоторых странах Азии используется сеть 60 Гц — поэтому при экспортных заказах важно выбирать правильный столбец.
Как читать остальные значения в паспорте?
Помимо значений давления, паспорт вакуумного насоса обычно содержит следующие столбцы:
- Мощность на валу (кВт / л. с.): мощность, которую двигатель затрачивает на привод насоса. Для одной и той же модели эти значения различаются при 50 Гц и 60 Гц.
- Частота вращения (об/мин): число оборотов двигателя в минуту, зависит от частоты сети и числа полюсов двигателя.
- Максимальная производительность по всасыванию (м³/с или м³/ч): объём газа, который насос способен откачать при заданном уровне вакуума.
- Максимальный расход рабочей жидкости (л/мин): расход рабочей жидкости, необходимый жидкостно-кольцевому насосу.
- Уровень шума (дБА): обычно измеряется при определённом рабочем давлении, например при 80 мбар.
Рассмотренные вместе, эти значения дают полную техническую картину того, подходит ли насос для конкретного процесса. Если смотреть только на уровень вакуума и игнорировать производительность или требования к мощности, можно ошибиться с выбором — поэтому рекомендуется читать все столбцы паспорта в совокупности.
Часто задаваемые вопросы
Почему абсолютное и относительное давление для одного и того же состояния выражаются разными числами?
Оба значения описывают одно и то же физическое состояние, но измеряются от разных точек отсчёта. Абсолютное давление принимает за ноль идеальный вакуум, а относительное — текущее атмосферное давление. Поэтому один и тот же уровень вакуума может выглядеть как небольшое число в абсолютных единицах и как большое отрицательное число в относительных.
Почему в паспортах указывают одновременно и мбар, и мм рт. ст.?
Разные страны и отрасли исторически приняли разные единицы измерения давления. Мбар близка к системе СИ и распространена в Европе, тогда как мм рт. ст. по-прежнему предпочтительна в некоторых странах Америки и в ряде традиционных инженерных областей. Указание обеих единиц делает паспорт понятным для покупателей из разных рынков.
Можно ли использовать насос, рассчитанный на 50 Гц, напрямую в сети 60 Гц?
Поскольку частота вращения, производительность и требования к мощности меняются вместе с характеристиками двигателя, этот вопрос нужно рассматривать индивидуально для каждого проекта. В паспортах обычно приведены отдельные строки для каждой частоты; рекомендуется использовать столбец нужной частоты и при необходимости консультироваться с поставщиком.
Всегда ли паспортные значения точно повторяются в реальных условиях эксплуатации?
Нет. Паспортные значения получены при определённых условиях испытаний — стандартном атмосферном давлении и эталонной температуре рабочей жидкости. Такие факторы, как высота над уровнем моря, реальная температура рабочей воды и потери в трубопроводах, могут немного сместить реальный результат относительно каталожного значения.
