Тэг: вакуумный

Как выбрать вакуумный насос?

Вакуумный насос - это устройство, которое удаляет молекулы газа, например, воздуха из герметичного объема для достижения разницы давлений, создающей частичный вакуум. Вакуумные насосы разрабатываются с использованием различных технологий в зависимости от требований к давлению и сферы применения, которую они обслуживают.

Как работает вакуумный насос?

Вакуум - это пространство, лишенное материи, где давление газа внутри этого объема ниже атмосферного на условную величину. Основная функция вакуумного насоса - изменять давление в замкнутом пространстве для создания полного или частичного вакуума механическим или химическим способом. Давление всегда будет стремиться к выравниванию во всех соединенных областях, поскольку молекулы газа перемещаются от высокого уровня к низкому, заполняя всю площадь этого объема. Следовательно, при введении нового пространства низкого давления газ будет естественным образом перетекать из области высокого давления в новую область низкого давления до тех пор, пока давление в них не сравняется. Вакуумные насосы, по сути, перемещают молекулы газа из одной области в другую, создавая вакуум путем изменения состояний высокого и низкого давления.

Область применения вакуумных насосов

Наибольшую известность вакуумные насосы приобрели по практике их использования в создании различных вакуумно-выпарных установок, дистилляторов и дегазаторов, то есть в оборудовании, которое применяется для создания вакуума с целью снижения температуры кипения растворителя или удаления пузырьков газов из различных жидких продуктов.

В пищевой, косметической, фармацевтической и химической промышленности используются вакуумные насосы следующих основных типов: 

• механические вакуумные насосы: диафрагменные вакуумные насосы, жидкостно-кольцевые вакуумные насосы, пластинчато-роторные и роторно-поршневые вакуумные насосы, а также вакуумные насосы Рутса (кулачковые и винтовые насосы сухого сжатия здесь еще не упоминаются, но также относятся к этой группе насосов);
• кинетические вакуумные насосы: пароструйные насосы, газоэжекторные насосы и водоструйные насосы;
• адсорбционные вакуумные насосы: конденсатор.

Все области применения этих вакуумных насосов находятся в диапазоне низкого (грубого) и среднего вакуума, основного диапазона вакуума для процессов перерабатывающей промышленности. Только процессы дистилляции короткого пути и молекулярной дистилляции используют высоковакуумные насосы, такие как диффузионный насос или даже турбомолекулярный насос (кинетические газовые насосы).

Технологические расчеты при выборе вакуумного насоса

Задача всех вакуумных насосов, описанных выше, заключается в создании вакуума, например, на пищевом предприятии, и обеспечении откачки газов из замкнутого объема с требуемой скоростью.

Скорость откачки – это объем газа, который проходит за единицу времени через определенную площадь.

Скорость откачки вакуумного насоса, работающего в диапазоне грубого и среднего вакуума, обычно указывается в м3/ч.

При использовании вакуума в технологии иногда возникает вопрос о конкретном времени откачки. Но, обычно потоки технологического газа и утечек газа просто необходимо откачивать вакуумным насосом до такой степени, чтобы требуемое рабочее давление надежно достигалось и поддерживалось.

Вопросы, касающиеся времени вакуумирования, играют роль лишь тогда, когда это необходимо в случае работы установки периодического принципа действия для достижения требуемого рабочего давления как можно быстрее после начала нового цикла обработки продукта.

Расчет необходимой скорости откачки при требуемом рабочем давлении (производительности) основан на уравнении состояния идеальных газов, согласно которому пары с учетом утечек необходимо откачивать. Информация, доступная инженеру-технологу, обычно выражается в виде массовых расходов (кг/ч), которые необходимо преобразовать с помощью универсального уравнения состояния идеальных газов в объемные расходы газов, перекачиваемых при заданном давлении. На основе этой информации и преобразования в объемные расходы можно определить величину скорости откачки, которую должен обеспечить приобретаемый вакуумный насос или вакуумная система. Другие свойства технологических паров, такие как их коррозионная активность, склонность к конденсации или образованию отложений, определяют тип или выбор материала вакуумного насоса и, соответственно, вакуумной системы, которую необходимо установить на эксплуатируемое или приобретаемое оборудование.

Уменьшение размеров при сушке

Усадка пищевых продуктов во время сушки неизбежна, так как нагрев и удаление воды из пищевой матрицы могут вызывать напряжения в клеточной структуре, что приводит к разрушению структуры, из менению объема, деформации формы и сужению капилляров. Как же сохранить форму сырья при сушке?

Образно можно считать, что усадка материала равна объему удаленной воды. Следовательно, можно получить параметрическую зависимость, связывающую объемную усадку с содержанием влаги в материале. Сама по себе температура сушки не является существенной переменной, влияющей на усадку, особенно когда материал находится в резиноподобном состоянии при высоком уровне влажности. При низком содержании влаги температура стеклования повышается, что вызывает фазовый переход из резиноподобного состояния в стеклообразное. В результате скорость усадки значительно снижается за счет жесткости материала. В основном усадка пищевого материала увеличивается с увеличением количества испаренной воды. Вода при сушке перемещается от центра продукта к поверхности, поэтому чем больше воды удаляется, тем больше напряжения сжатия воздействуют на материал. Можно всегда видеть, что усадка увеличивается с уменьшением содержания влаги в продукте, но характеристики усадки различаются в зависимости от продуктов сушки и способов сушки. Создавая необходимые технологические условия сушки удается избежать усадки полностью или даже увеличить пористость сырья (раздувание структуры). Такие условия достижимы при использовании холодной вакуумной импульсной сушки.