Přednáška 8 Vývěvy s proudem pracovní tekutiny: vodní vývěva, ejektorové a difúzní vývěvy
Vodokružní vývěva vývěva využívá rotační pohyb podobně jako rotační olejová vývěva obdobně vznikají uzavřené komory kde je čerpaný plyn přesouván pracovní médium je voda tedy mezní tlak cca 2000 Pa
Vodokružní vývěva lopatky se nedotýkají statoru těsnění vodním prstencem vzniklým odstředivou silou opět excentrický rotor http://mechmes.websnadno.cz/d okumenty/pri-str- 09.04_vyvevy.pdf
Příklady http://www.vacuum-guide.com/english/equipment/hw-liquidring.htm
Vodokružní vývěva Ale vysoká čerpací rychlost až 25 000 m 3 /hod Kde je vhodná? Metalurgický průmysl, papírenství, doly - bez problémů čerpá vodní páru a je odolná proti vniknutí prachu. Parní sterilizátory ve zdravotnictví. Problém velkých rázů na lopatky se řeší připouštěním vzduch pak je mezní tlak cca 5000 Pa
Trysková vývěva pracuje na principu přenosu hybnosti impulsu nyní ale impuls uděluje dopad molekuly nikoliv tuhého tělesa jako v případě dříve uvedených molekulárních vývěv opět molekuly musí dostat impulz ve směru čerpání a to za podmínek molekulárního proudění dobře použijme k tomu molekuly pracovní látky
Trysková vývěva jednoduchá vodní vývěva, voda pod tlakem několika barů - lze použít i vzduch nebo vodní páru malá čerpací rychlost do 10 l/s velká spotřeba vody, mezní tlak = tenze par vody použití v lékařství
Vzduchová trysková vývěva mezní tlak 84 kpa čerpací rychlost 3400 l/min pracovní vzduch 6 bar http://www.airbest.com/uploadfile/201201/ 2012013158944973.pdf
Ejektorová vývěva jak zrychlit proudění pracovního plynu? De Laval tryska nadzvuková rychlost proudění
Ejektorová vývěva Jako výše jen tvar trysky je jiný
Difúzní vývěva spojením varníku s komorou a speciální uspořádání trysky (do kloboučku) pro zmenšení zpětného toku par před masovým rozšířením turbomolekulárních vývěv to byla nejrozšířenější vysokovakuová vývěva pracovní kapalina dříve rtuť, pak minerální olej dnes silikonové oleje odolné proti oxidaci a malá tenze par
Difúzní vývěva před 1928. http://www.ped.muni.cz/wphy/fyzvla/fmkomplet2.htm
Princip činnosti olejové páry získají průchodem tryskou nadzvukovou rychlost molekuly čerpaného plynu se difuzí dostanou do proudu olejový par a srážkami obdrží impulz ve směru čerpání olejové páry dopadlé na stěnu vývěvy kapalní a ztečou zpět do varníku pro dobrou účinnost musí být molekulární podmínky tedy nutné předčerpání na cca 10 Pa vhodná je olejová rotační vývěva
Vlastnosti Vysoké čerpací rychlosti až 10 000 l/s Zpětný tok olejové páry lze použít speciální vymrazovačku na hrdlo vývěvy Mezní tlak závisí na počtu stupňů vývěvy
Vlastnosti Mezní tlak závisí na počtu stupňů vývěvy Varian VHS-400
Mezní tlak obvykle 3 stupně a frakční destilace oleje pak mezní tlak oproti tlaku předčerpání poklesne o cca 5 řádů reálně cca 1 x 10-5 Pa bez lapače olejových par často se používá jednoduchý vodou chlazený lapač http://www4.nau.edu/microanalysis/m icroprobe/vacuum-diffpump.html
Demonstrační skleněné provedení http://www.public.asu.edu/~aomdw/glass/diffusion_pump.html
Difúzní vakuová vývěva 4000 l/s http://www.chem.agilent.com/en-us/products/instruments/vacuum/pumps/diffusion/vhs- 6/pages/specifications.aspx
V praxi dříve 1942-1946 Čerpání spektrometru používaného pro vývoj atomové bomby Manhattan project http://en.wikipedia.org/wiki/diffusion_pump
Vliv oleje na mezní tlak
Praktické problémy nutná optimální teplota oleje nutná optimální teplota oleje pokud vodní chlazení stěn vývěvy nebude zapnuté, tak se celá aparatura zaplní parami oleje vhodné automatické hlídání před vypnutím nutno dochladit olej cca 30 minut, na počátku nutno zahřát olej
Jak zapojit vhodně d.v. 2 1 1 ventil mezi d.v. a komorou 2 ventil mezi komorou a rotačkou 3 ventil mezi d.v. a rotačkou Ventil 2 + 3 bývá jeden kus - Třícestný ventil Ventil 1 je nezávislý 3 http://privatewww.essex.ac.uk/~bolat/basicvacuumsystem.html
Jak obsluhovat systém - vyčerpání výchozí stav vše zavzdušněno 1. Třícestný ventil do pozice pro čerpání d.v. a ventil 1 uzavřený tedy čerpáme d.v. kterou můžeme spustit (topení a chlazení) 2. Vložíme vzorky do komory 3. Třícestný ventil přepneme do pozice pro čerpání komory rotačka čerpá komoru (d.v. má uzavřený výfuk to krátkodobě nevadí), po dosažení dostatečného vakua v komoře cca 5 Pa(cca 10 minut) přepneme třícestný ventil do pozice pro čerpání d.v. a pomalu otevřeme ventil 1
Jak obsluhovat systém výměna vzorků Výchozí stav čerpáme komoru d.v. 1. Uzavřeme ventil 1 a otevřeme zavzdušňovací ventil komory (pomalu) 2. Vyměníme vzorky 3. Třícestný ventil přepneme do pozice pro čerpání komory rotačka čerpá komoru (d.v. má uzavřený výfuk to krátkodobě nevadí), po dosažení dostatečného vakua v komoře cca 5 Pa(cca 10 minut) přepneme třícestný ventil do pozice pro čerpání d.v. a pomalu otevřeme ventil 1
Jak obsluhovat systém vypnutí Výchozí stav čerpáme komoru d.v. 1. Uzavřeme ventil 1 a otevřeme zavzdušňovací ventil komory (pomalu) 2. Vyndáme vzorky 3. Vypneme topení d.v. 4. Počkáme cca 30 minut 5. Vypneme rotačku 6. Zavzdušníme d.v.
Moderní řešení s oil traps
Literatura http://www.epicmodularprocess.com/blog/lunch_and http://lpc1.clpccd.cc.ca.us/lpc/tswain/chapt7.pdf