Жидкий вакуум что это такое


Все делают вакуум, что это такое?

Сейчас, наверное только ленивый не слышал, про такой упражнение как вакуум. Звезды фитнеса уверяют, что это один из самых эффективных способов прокачать мышцы пресса, сделать талию более узкой, а живот плоским. Так ли это?

История возникновения:

Арнольд Шварцнеггер выполняет упражнение вакуум

Как мы знаем большинство упражнений с тяжелыми весами неблагоприятно сказываются на нашей талии. Вроде бы мужчины не сильно о ней беспокоятся, поэтому спокойно тренируют косые мышцы живота и приседают с огромными весами. Однако, упражнение вакуум была популяризовано именно в золоту эру бодибилдинга, когда на сцене выступали такие мастодонты, как Дориан Йейтс и Арнольд Шварцнеггер. В это время тонкая талия очень ценилась среди спортсменов, ведь контраст подтянутой области пресса с широкой грудью и плечами делает фигуру особенно эстетичной.

Сейчас это упражнение более популярно у представительниц женского пола, ведь тонкая талия один из главных атрибутов женской красоты и сексуальности.

Зачем делать вакуум:

1. Сокращение объема живота

Даже очень худенькие девушки часто сталкиваются с тем, что живот выпирает. Все из-за того, что у них слабо развиты поперечные мышцы пресса. Наши стандартные упражнения, такие как все различные скручивания обычно делают упор на прямую мышцу живота.

Поперечные мышцы хоть и не дарят нашему животу красивые рельеф, но позволяют нам держать в тонусе остальные группы мышц.

Особенно это актуально для женщин после родов и тех, кто сталкивает с такой проблемой как диастаз прямых мышц живота.

2. Благоприятное влияние на внутренние органы

При выполнение вакуума вы как бы массажируете внутренни органы и приподнимаете их. Также он благоприятно влияет на органы пищеварения и заставляет их работать по- максимуму.

Техника выполнения:

Существует несколько техник выполнения данного упражнения. Его можно делать из разных исходных положений:

  • Положение лежа
  • Положение стоя на четвереньках
  • Положение сидя на коленях
  • Положения стоя

Многие отмечают, что наиболее легко сделать вакуум в положение лежа, однако по своему опыту скажу, что лежа у меня совсем ничего не получается.

Теперь ваше задача глубоко вдохнуть воздух, а затем выдохнуть его через нос или рот. Вам надо полностью освободить ваши легкие. Затем максимально втяните живот , представьте что хотите прижать ваш живот к позвоночнику. Держите данное положение сколько сможете, а затем вдыхайте.

Новичкам будет сложно оставаться в таком состоянии на долгое время, однако затем вы заметите как будете наращиваться время. Главное - это несколько вы выдержите, а правильная техника выполнения.

Рекомендуемое количество повторений - от 8 раз.

Важно: вакуум необходимо делать на голодный желудок, идеальное время с утра после пробуждения. Или же 3-4 часа после еды. После вакуума выпейте стакан чистой воды, это благоприятно отразится на вашем пищеварении.

Есть ли противопоказания?

  • Выполнение упражнений после операций, а также кесаревого сечения
  • Менструация у женщин
  • Во время обострения заболеваний таза и брюшной области
  • Сердечная недостаточность

Я делаю вакуум каждый день после пробуждения уже в течении нескольких месяцев и могу сказать, что мой живот выглядит как никогда хорошо. Можно перестать стесняться обтягивающей одежды и не бояться, что живот вылезет после приема пищи.

Спасибо за внимание!

zen.yandex.ru

Зачем нужно упражнение «Вакуум в животе»?

Все больше умных прогрессивных людей разных возрастов переключаются на здоровый образ жизни. Чтобы быстро построить сильное и красивое тело, полезно узнать, зачем нужно упражнение вакуум и какова техника его выполнения.

Упражнение Вакуум для красивого пресса

Суть упражнения Вакуум для живота

Классическое упражнение Вакуум, как и разные его вариации, предназначено для достижения следующих целей:

  • получить идеально плоский живот;
  • оздоровить позвоночник и избавиться от болей в спине;
  • наладить работу внутренних органов и систем тела;
  • улучшить свою фигуру.

Вакуум в животе — мало исследованное учеными, но проверенное огромным количеством людей изометрическое упражнение. Регулярные занятия позволяют привести в тонус внутренние поперечные мышцы живота. Каждый может проверить на себе действие Вакуума и с минимальными усилиями получить абсолютно плоский красивый живот. С данной техникой хорошо знакомы поклонники Йоги (комплекса упражнений для оздоровления и гармонии всего организма) и Бодифлекса (направления гимнастики с аэробным дыханием). Целью вакуумного упражнения является мощная проработка внутренних мышц пресса. В лучшем случае уменьшится обхват талии. При регулярных занятиях можно заметить существенное повышение качества мышечного рельефа живота. Быстрое и несложное упражнение Вакуум хорошо служит не только для внутренних органов тела и пресса, но и полезно для нижней части спины — если заниматься систематически, то болевые ощущения не беспокоят, позвоночный столб стабилизируется.

Важные тонкости Вакуум-упражнения для пресса

Основная информация об особенностях упражнения «Вакуум в животе»:

  • время выдержки Вакуума в животе — 10-15 секунд;
  • количество повторений — 10-15 раз в рамках одного подхода, всего 2-3 подхода, количество занятий — 5 раз в неделю;
  • для комплексного воздействия на талию нужно добавить кардионагрузки и диету.

Для начинающих оптимально подходят вариации Вакуума лежа и стоя. При интенсивном втягивании мышц и выдохе, нужно поджимать живот к ребрам так, чтобы максимально приблизить пупок к позвоночнику. Рекомендуется оставаться от 10 до 15 секунд в сокращенном состоянии. Продвинутые могут увеличивать время выдержки, если есть возможность. Рекомендуется каждый раз делать от 10 до 15 повторений, для хорошего эффекта потребуется 2-3 подхода. Для обеспечения длительной работы поперечной мышцы не стоит на вдохе расслаблять живот резко, следует отпускать мышцы неполностью и плавно. Комфортное время для выполнения Вакуума:

  • непосредственно перед сном;
  • утром на пустой желудок.

За счет укрепления лежащей глубоко в корпусе поперечной мышцы, действительно можно добиться плоского плотного живота, но надо заметить, что упражнение Вакуум не способствует жиросжиганию. Это значит, что для уменьшения жировых отложений на талии необходимо дополнять занятия кардиотренировками и придерживаться правильной индивидуально разработанной диеты.

Возможный вред от упражнения Вакуум

Итак, мы разобрались в том, зачем нужно упражнение Вакуум и узнали о спектре его неоспоримых достоинств. Каждый может заниматься втягиванием живота в домашних условиях и получить блестящий результат в короткие сроки. Правда, такой вид фитнеса подходит не каждому, нужно учитывать свое состояние здоровья. Упражнение Вакуум должно выполняться только после консультации с врачом при любых заболеваниях желудка, сердца, легких; а также стоит подчеркнуть, что оно категорически противопоказано во время беременности и менструации, может вызвать негативные последствия у людей с язвой ЖКТ.

Упражнение «Вакуум в животе»: подтягивает живот, создает рельефный пресс, уменьшает объем талии и улучшает фигуру в целом

Техника упражнения Вакуум для подтянутого пресса

Со временем тело подстроится под изометрические упражнения. При постоянных тренировках удастся регулировать нагрузки и комфортно себя чувствовать на занятиях. Для удобства потребуется секундомер.

Горизонтальное упражнение Вакуум

В горизонтальном положении проще выполнять упражнение, сила тяжести способствует легкому втягиванию живота. Пора попробовать на себе Вакуум лежа, вот описание техники изометрического упражнения:

  • лежа расслабить все мышцы, согнуть ноги в коленях, поставить их на пол, руки расположить вдоль тела;
  • плавно выдыхая, постепенно вытолкнуть всю массу воздуха из легких;
  • как только легкие останутся без воздуха, активировать мышцы живота, сильно и медленно втянув его в корпус, на этом моменте остановить дыхание;
  • в точке крайнего напряжения, когда воздух полностью вытолкнут из легких, нужно приложить усилие и втянуть живот еще сильнее;
  • зафиксироваться на нижнем пределе, выдержать от 10 до 15 секунд, после чего сделать вдох, медленно расслабляя пресс.

При выполнении изометрического упражнения в момент выдоха и втягивания живота можно представить, что живот — это наполненная водой губка и нужно добиться максимального выжимания влаги. Также полезно воображать, что предстоит склеить пупок с позвоночником.

Упражнение для пресса «Вакуум в животе»: втягивание живота лежа на спине

Вертикальное упражнение Вакуум

Каждый способен делать Вакуум стоя, как на тренировках, так и в обычной жизни. Дадим описание техники изометрического упражнения на пресс:

  • встать прямо, кладем руки на бедра, а ноги выставляем на ширину плеч, можно чуть наклонить корпус;
  • контролируя свое тело, сделать максимально глубокий вдох носом, когда наберется много воздуха в легких — с усилием совершить выдох, стараясь подвинуть пресс к спине, здесь также требуется визуализация того, что пупок вот-вот присоединится к позвоночнику;
  • втянув живот, задержаться на 15 секунд, после чего вдохнуть и принять исходную позу.

Фитнес-эксперты рекомендуют практиковать Вакуум стоя не только считанные минуты на тренировке, но и в течении дня — нужно привить себе привычку держать под контролем мышцы пресса всегда, какие бы движения не совершало тело. В идеале живот должен быть втянут непрерывно в положении сидя и стоя, при таком подходе со временем появится отличный тонус поперечной мышцы.

Упражнение «Вакуум в животе» для пресса: втягивание живота из положения стояУпражнение «Вакуум в животе» для пресса: втягивание живота из положения стоя с наклоном корпуса вперед

Другие вариации упражнения Вакуум

Аналогично можно выполнять изометрическое упражнение для пресса в следующих положениях:

  • Вакуум на стуле (положение сидя без опоры для спины);
  • втягивание живота в стойке на коленях;
  • втягивание живота с упором рук в спинку стула или стену;
  • Вакуум на четвереньках (встав на колени, упереться прямыми руками в пол так, чтобы локоть с плечом и запястьем были по одной линии, голень стояла перпендикулярно бедрам, голова чуть опущена, спина выгнута).
Упражнение на пресс «Вакуум в животе»: втягивание живота в положении на четвереньках

Любому занятому человеку не помешает знать, зачем нужно упражнение Вакуум и как его правильно делать, потому, что техника доступна дома и в офисе. Не требуется спортинвентарь и специальное помещение. Изометрическая работа над прессом занимает мало времени и доставляет истинное удовольствие.

zen.yandex.ru

Степени вакуума

Величина давления системы - это традиционная характеристика для классификации степеней вакуума. В настоящее время общий термин «вакуум» относится к любой области, имеющей давление в диапазоне от атмосферного до давления, на 19 порядков ниже атмосферного. Для удобства этот расширенный диапазон давлений подразделяется на несколько интервалов, обозначающих степень вакуума. Данное подразделение величин давления ниже атмосферного является несколько произвольным и представляет собой удобный способ обозначения различных физических явлений, возникающих в пределах величин давления, указанных для каждой степени. Многие промышленные виды применения вакуума могут быть также классифицированы в соответствии со степенью вакуума. В табл. 2 представлены виды промышленного применения вакуума и соответствующие им диапазоны давлений.

Таблица 2. Виды промышленного применения вакуума

Степень вакуума

Цель

Виды применения

Низкий вакуум

Достижение перепада давления

Установки получения низкого вакуума в медецине, удерживание и поднятие грузов, пневматические приводы транспортных машин, очистители, филь­ трация, формование

Средний вакуум

Удаление активных газов - компонентов атмосферы

Лампы (накаливания, люминесцентные, электро- разрядные), плавление, спекание, упаковка, инкап­ суляция, обнаружение течей

Удаление газовых включений или газов, растворенных

в твердых телах

Сушка, дегидратация, конденсация, сушка вымора­ живанием, дегазация, лиофильная сушка, импрегна­ ция

Уменьшение передачи энергии

Тепловая изоляция, электрическая изоляция, ваку­ умный микробаланс, моделирование условий кос­ мического пространства

Высокий вакуум

Исключение столкновения молекул

Электронные и катодно-лучевые трубки, кинеско­ пы, фотоэлементы, фотоумножители, рентгеновс­ кие трубки, ускорители, накопители, масс-спектро­ метры, установки для разделения изотопов, элект­ ронные микроскопы, сварка электронным лучом, нанесение покрытий (испарением, металлизация напылением), молекулярная дистилляция

Сверхвысокий вакуум

Очистка поверхностей

Дробление, адгезия, эмиссионные исследования, испытания материалов для применения в космичес­ кой промышленности

Для рассмотрения физических явлений, связанных с различными степенями вакуума, указанными в табл. 1.2, будет полезно ввести другие понятия, характеризующие степень вакуума: молекулярная концентрация, средняя длина свободного пути молекул газа и время формирования мономолекулярного слоя. Эти термины имеют следующие определения:

  1. Молекулярная концентрация - среднее число молекул газа в единице объема;
  2. Средняя длина свободного пути молекул газа - среднее расстояние, которое проходит молекула между двумя последовательными столкновениями с другими молекулами;
  3. Время формирования мономолекулярного слоя - время, которое необходимо для того, чтобы чистая поверхность покрылась слоем газа толщиной в одну молекулу. Это время определяется отношением числа молекул, необходимым для формирования компактного мономолекулярного слоя (приблизительно 8 x 1014 молекул/см2), и частотой соударений молекул с поверхностью.

На рис. 1.1 показано соотношение между этими величинами в виде функции давления. С помощью приведенных выше определений можно описать физические процессы, характеризующие различные степени вакуума.

Рис 1. Функция Максвелла-Больцмана распределения молекул по скоростям

Низкий и средний вакуум

В диапазоне низкого и среднего вакуума число молекул газа в вакуумном сосуде велико по сравнению с числом молекул, покрывающих поверхность сосуда. Таким образом, снижение давления путем откачки служит для удаления молекул из газовой фазы. Данный диапазон вакуума находится в пределах величин давления от 1 атм до примерно 10-2 Торр. Вакуум такой степени используется во многих промышленных технологиях, где требуется дегазация или сушка материалов и компонентов.

1. Функция Максвелла-Больцмана распределения молекул по скоростям

$$\int _{v}=\frac{1}{n}\frac{dn}{dn}=\frac{4}{\pi ^{\frac{1}{2}}}\left ( \frac{m}{2kT} \right ).$$

2. Наиболее вероятная скорость

$$v_{p}=\sqrt{\frac{2kT}{m}}.$$

3. Среднеарифметическая скорость

$$\bar{v}=\sqrt{\frac{8kT}{\pi m}}==1.13v_{p}.$$

4. Среднеквадратичная скорость

$$v_{max}=\sqrt{\frac{3kT}{m}}=1.225vv_{p}.$$

5. Средняя энергия

$$\bar{e}=\frac{3}{2}kT.$$

Высокий вакуум

Область высокого вакуума соответствует состоянию, при котором молекулы газа располагаются главным образом на поверхностях сосуда и средняя длина свободного пути молекул равна или превышает размеры вакуумного сосуда. Молекулы движутся в вакуумном сосуде, не сталкиваясь с другими молекулами. При такой степени вакуума цель откачки заключается в удалении отдельных молекул. Молекулы покидают поверхность и по отдельности достигают насоса. Высокий вакуум широко используется для нанесения вакуумных покрытий, обработки поверхностей и модификации. Диапазон давлений высокого вакуума составляет от 10-3до 10-7 Торр.

Сверхвысокий вакуум

В условиях сверхвысокого вакуума время формирования мономолекулярного слоя равно или превышает время формирования мономолекулярного слоя в обычных лабораторных условиях. Таким образом, можно производить подготовку и определение свойств чистых поверхностей перед формированием слоя адсорбированного газа. Диапазон давлений сверхвысокого вакуума составляет от 10-7 до 10-15 Торр.В табл. 2 приведены различные виды применения вакуумной техники во многих ключевых промышленных технологических процессах в зависимости от степени используемого вакуума.

Адрес: 107023 Россия, г. Москва, Электрозаводская улица, 21

Часы работы офиса: с 9:00 до 18:00 по Москве.

Телефон: +7 (495) 664-22-07

E-mail: [email protected]

Чтобы заказать бесплатный подбор оборудования, отправить заявку, запрос или получить консультацию инженеров - свяжитесь с нами по телефону или E-mail.

В базе 310 производителей и поставщиков вакуумного оборудования и техники (РФ, СНГ и зарубежные компании). Цены, наличие на складах и технические характеристики оборудования и техники уточняйте только по электронной почте E-mail.

vacuumpro.ru

Как выбрать вакуумный насос. Часть 1: Вакуум

Содержание статьи:

1. Введение.

При выборе вакуумного насоса (или компрессора) и оценке его пригодности для использования в той или иной технологии оперируют двумя главными характеристиками:

  • ДАВЛЕНИЕ
  • ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Вакуумный насос или компрессор, который в поиске у потенциального пользователя, должен, прежде всего, обеспечить требуемый уровень давления. Затем ставится задача получить это давление за определенный промежуток времени. Быстрота получения заданного значения давления определяется производительностью (pumping speed) вакуумного насоса. При этом газовые компрессоры нагнетают газы и формируют давления выше атмосферного. Вакуумные насосы генерируют давления ниже атмосферного, т.е. создают разрежение.

В этой статье речь пойдет о низком давлении, т.е. о ВАКУУМЕ, как об основной технической характеристике всех вакуумных насосов. Создание или генерирование устройством вакуума – это динамический процесс понижения атмосферного давления в объеме и во времени. При поисках и выборе вакуумного насоса по уровню вакуума обычно говорят о двух характеристиках вакуумного насоса, связанных с давлением:

  • предельное остаточное давление (или предельный вакуум, ultimate pressure)
  • рабочее давление (или рабочий вакуум, working pressure)

Предельное остаточное давление – это самое хорошее (высокое) значение вакуума, которое позволяет достигнуть конструкция этого вакуумного насоса. Важно понимать, что когда вакуумный насос достигает этого предельного значения вакуума, производительность откачки газов становится равной нулю, т.е. откачка прекращается, и в дальнейшем при работе насоса это значение предельного давления будет поддерживаться как некое достигнутое равновесное состояние системы «насос-откачиваемый объём».

Как правило, значение предельного остаточного давления достигается лишь при работе вакуумного насоса в режиме «сам на себя», т.е. при заглушенном входном патрубке. Это объясняется довольно просто: при подключении к насосу технологических объемов (емкости, трубопроводы, стыки, камеры и др.) всегда существуют течи (негерметичности) или явления газовой десорбции, которые не позволяют достичь в откачиваемом объеме максимальное значение вакуума, который способен создать сам насос.

Рабочее давление – это заданное значение вакуума, которое требуется обеспечить и поддерживать вакуумным насосом в той или иной технологии или техпроцессе.

При выборе вакуумного насоса его предельное остаточное давление должно быть немного лучше чем рабочее. Это как бы обеспечивает некий «запас прочности», т.е. гарантию того, что требуемое в техпроцессе давление будет достигнуто с помощью именно этого вакуумного насоса.

2. Давление газов в объёме. Атмосферное давление. Понятие «ВАКУУМ».

Давление газов в замкнутом объёме – это суммарное усилие, оказываемое ударами (толчками) постоянно движущихся молекул газов в стенки объёма, в результате их постоянного броуновского движения и сталкивания друг с другом и с твёрдыми стенками сосуда.

Основная единица измерения давления в системе СИ – это «Па» (Паскаль):

1 Па = 1 Н / м2 = 0,01 мбар [ 1 ]

Другие общепринятые единицы измерения давления и их соотношения приведены в Таблице 1:

Таблица 1
Единица измерения давления бар мбар мм.рт. ст. мвод. ст. Па кПа МПа атм. ат. кгс/см2 psi
Бар (bar) 1 1000 750 10,2 100 000 100 0,1 0,9869 1,02 1,02 14,5

Атмосферное давление – это давление, которое оказывает масса воздушного столба, как смесь газов, простирающихся на высоту более 1000 км от уровня поверхности земли и океана. При этом надо понимать, что чем выше от поверхности моря находится точка измерения этого атмосферного давления, тем атмосфера менее сконцентрирована, тем смесь газов реже (как бы их масса разбавляется в огромном увеличивающемся с высотой объёме) и, как следствие, давление этой смеси газов падает с подъёмом на высоту (см. Рис. 2). Почему? Просто так издавна утроена планета Земля, вокруг которой существует атмосфера, как газовая аура вокруг шара. Благодаря этой атмосферной ауре живут организмы и проистекают самые жизненные реакции веществ, постоянно потребляющие кислород, и растения, которые этот кислород постоянно вырабатывают и восстанавливают т.н. кислородный атмосферный баланс. Самые яркие примеры – это ветер, горение (как процесс окисления) и дыхание живых организмов, животных, людей.

Кривая изменения атмосферного давления до высоты 12 км над уровнем моря показана на Рис. 3.

Земная атмосфера. Принято считать, что это смесь 14 основных «земных» газов (см. Рис. 1), из которых три составляют львиную долю, в целом более 99% (азот – более 78%, кислород – более 20%, паров воды может быть более 1%).

Земная атмосфера делится на зоны по параметрам давления и температуры: тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу (см. Рис. 4).

Вакуум – это всякое давление, величина которого ниже атмосферного. Нормальным атмосферным давлением в земных условиях принято считать абсолютное давление атмосферного столба на уровне поверхности мирового океана (моря). Это значение составляет 1013 мбар абс. «абс.» - здесь имеется в виду абсолютное давление, которое равно нулю в том случае, когда в объеме нет ни одной молекулы газов. Т.к. на поверхности земли, в её недрах и в атмосфере всегда есть газообразные вещества и пары жидких веществ, то абсолютный вакуум недостижим в земных условиях. Как бы быстро и хорошо не откачивались объемы современными вакуумными насосами, какими бы герметичными они бы ни были, в микроскопических шероховатостях стенок объемов всегда есть определенное количество молекул газов, которые невозможно удалить из этих микрорельефов. Кроме того, при давлении на стенки сосудов извне всегда есть проскакивающие, как бы просачивающиеся сквозь сито, внутрь молекулы газов, даже сквозь твёрдые кристаллические решетки металлов. В закрытых объёмах всегда есть явления газовой десорбции, т.е. выделения молекул газов со стенок объема вовнутрь, всегда есть микропоры и микротрещины, через которые газы проникают в зоны низкого давления. Всё это не позволяет получить абсолютный вакуум в земных условиях.

Факты: Альпы – это горный массив, пересекающий границы шести стран. В самом их сердце возвышается знаменитая гора Монблан, находящаяся на границе Франции и Италии.

Сами Альпы представляют собой горную гряду, которая тянется по Европе почти 1200 км, в самом широком месте между итальянской Вероной и немецким Гармиш-Партенкирхеном имеет ширину около 260 км, занимая общую площадь в 190 тыс. кв. км. Альпы полностью или частично находятся на территории 8 стран. По доле общей площади государства, приходящейся на Альпы, эти страны располагаются следующим образом: Лихтенштейн (100%), Монако (100%), Австрия (65%), Швейцария (60%), Словения (40%), Италия (17%), Франция (7%), Германия (3%).

Факты: Эверест, она же Джомолунгма – высочайшая вершина в мире, высота этой горы составляет 8848 метров. Эверест расположен в Гималайских горах, которые протягиваются по Тибетскому нагорью и Индо-Гангской равнине на территории нескольких стран: Непала, Индии, Бутана, Китая.

Вершина Эвереста расположена на территории Китая, но сама гора находится на китайско-непальской границе.

Факты: В гражданской и военной авиации очень важно поддерживать атмосферное давление внутри самолета, т.к. при поднятии его на любую высоту от поверхности Земли, давление за бортом падает, а это влечет за собой отток воздуха из салона самолета во внешнюю среду. Чтобы этого не происходило требуется выполнение двух основных условий нормального полета с лётчиком или пассажирами внутри:

- корпус самолета должен быть герметичен (max отсутствие утечек воздуха наружу); - в корпус необходимо подавать воздух компрессорами под избыточным давлением, чтобы компенсировать всегда существующие утечки и микро утеки воздуха наружу.

Если в военных самолётах можно решить проблему утечек индивидуальными масками пилотов, то в гражданских самолётах, где много пассажиров, создают специальные автоматизированные системы поддержания атмосферного давления.

Рис. 3. График снижения атмосферного давления с высотой над уровнем моря (от 0 до 12) км.

Рис. 4. Диаграмма распределения температуры воздуха в 4-х слоях атмосферного столба:

тропосфера (до 11 км), стратосфера (от 11 до 47 км), мезосфера (от 47 до 80 км), термосфера (свыше 80 км).

3. Градация вакуума по глубине (технические уровни вакуума).

Существует несколько методик по разбивке всей возможной шкалы низкого давления на различные интервалы (отрезки). Самые распространенные – это академическая градация и индустриальная градация.

Академический основан на оценке плотности (степени разрежения) газов по характеру движения их молекул в объёмах путем соизмерения длин пробега молекул между их столкновениями друг с другом и со стенками сосудов, т.е. соизмерения т.н. длин свободного пробега. Чем больше средняя длина свободного пробега молекулы, тем лучше вакуум. Так, например, если молекула газа в объёме успевает пролететь от стенки к стенке не соударяясь с другими молекулами, то это показатель того, что в таком объёме достигнут сверхвысокий вакуум.

Так как мы специализируемся на поставках оборудования для промышленных применений, то рассмотрим в этой статье индустриальный подход к разбивке вакуума на 4 класса (интервала). Этот метод соответствует европейскому стандарту DIN 28400. Классы вакуума приведены в Таблице 2.

Таблица 2
Технические уровни вакуума (classes) Диапазон давлений (pressure range)
ФОРВАКУУМ (rough vacuum) (от 1000 до 1) мбар абс.
СРЕДНИЙ ВАКУУМ (fine vacuum) (от 1 до 10-3) мбар абс.
ВЫСОКИЙ ВАКУУМ (high vacuum) (от 10-3 до 10-7) мбар абс.
СВЕРХВЫСОКИЙ ВАКУУМ (ultrahigh vacuum) (10-7 и ниже) мбар абс.

4. Базовые законы ФИЗИКИ ГАЗА и уравнение состояния идеального газа.

Закон Бойля-Мариотта был установлен английским физиком Робертом Бойлем в 1662 г. и независимо от него французским ученым Эдмом Мариоттом в 1679 г. и звучит так:

Для данной массы газа при неизменной температуре произведение его давления p на объем V есть величина постоянная:

pV = const [ 2 ]

Этот закон также называется ЗАКОНОМ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

Как пример:

при постепенном росте объёма определенного количества газа, чтобы сохранить его температуру неизменной, давление газа должно также постепенно снижаться.

Закон, связывающий объем газа V и его температуру T, был установлен французским ученым Жозефом Гей-Люссаком в 1802 г.

Для данной массы газа при постоянном давлении отношение объёма газа к его температуре есть величина постоянная.

VT = const [ 3 ]

Этот закон еще называют ЗАКОНОМ ИЗОБАРНОГО ПРОЦЕССА.

Как пример:

при постепенном нагреве определенного количества газа, чтобы сохранить давление неизменным, газ должен также постепенно расширяться.

Закон, связывающий давление газа p и его температуру T, установлен Жаком Шарлем в 1787 году.

Для данной массы газа в закрытом герметичном объёме давление газа всегда прямо пропорционально его температуре.

pT = const [ 4 ]

Этот закон еще называют ЗАКОНОМ ИЗОХОРОГО ПРОЦЕССА.

Как пример:

при постепенном нагреве определенного количества газа в закрытом объёме, также постепенно будет расти и его давление.

Уравнение, позволяющее обобщить все три основных газовых закона термодинамики называется уравнением состояния идеального газа или уравнением Менделеева-Клапейрона. Оно дает взаимосвязь трёх важнейших макроскопических параметров, описывающих состояние идеального газа: давления p, объема V, температуры T,- и имеет вид:

[ 5 ]
p ∗ V = Const = f, где f зависит от рода газа
T
или при записи в другом виде: [ 6 ]

Где:

p – давление газа, Па (Н/м2)

V – объём газа, м3

m – масса газа, кг

μ – молярная масса газа

R = 8,31 Дж/моль ∗ К – универсальная газовая постоянная,

T – температура газа, °К (градусы абсолютной шкалы Кельвина).

Под идеальным газом понимается газ, частицы которого являются не взаимодействующими на расстоянии материальными точками и испытывают абсолютно упругие соударения друг с другом и со стенками сосудов.

Важно понимать, что все газовые законы работают для фиксированной массы (количества) газа.

Законы эти хорошо работают для режимов вакуума и не приемлемы при очень высоких давлениях и температурах.

5. Конструктивные типы вакуумных насосов.

Если говорить об уровне вакуума и его использовании в промышленных и исследовательских целях, то:

- в массовой мировой промышленности очень широко применяют форвакуум и средний вакуум;

- в более редких высоких технологиях используют форвакуум, средний и высокий вакуум;

- в лабораториях и исследованиях можно встретить все классы вакуума, в т.ч. и сверхвысокий.

Для получения всех классов в промышленности применяют различные конструкции вакуумных насосов, основные типы которых приведены в Таблице 3.

Таблица 3

Мембранный вакуумный насос:

- 1 ступень откачки - 2 ступени откачки - 3 ступени откачки

- 4 ступени откачки

Соответственно работа в диапазоне:

- от 100 мбар абс. до атмосферного давления - от 10 мбар абс. до атмосферного давления - от 2 мбар абс. до атмосферного давления

- от 0,5 мбар абс. до атмосферного давления

Вихревая воздуходувка

от 600 мбар абс. до атмосферного давления

Двухроторнвя воздуходувка

от 400 мбар абс. до атмосферного давления

Сухой пластинчато-роторный

вакуумный насос

от 150 мбар абс. до атмосферного давления

Водокольцевой вакуумный насос

от 33 мбар абс. до атмосферного давления

Сухой кулачковый вакуумный насос

от 20 мбар абс. до атмосферного давления

Пластинчато-роторный вакуумный насос с рецикркуляционной смазкой

от 0,5 мбар абс. до атмосферного давления

Сухой спиральный вакуумный насос

от 0,01 мбар абс. до атмосферного давления

Сухой винтовой вакуумный насос

от 0,01 мбар абс. до атмосферного давления

2-х ступенчатый пластинчато-роторный вакуумный насос с масляной ванной

от 0,0005 мбар абс. до атмосферного давления

Сухой вакуумный насос Рутса (бустерный)

от 0,001 до 25 мбар абс.

Высоковакуумные насосы:

- турбомолекулярные - диффузионные паромасляные - криогенные - магниторазрядные

- сорбционные, ионные и гетероионные

от 10-11 до 5 мбар абс.

В этом разделе основной акцент сделан на насосы для получения форвакуума, т.к. это самая востребованная ниша рынка вакуумного оборудования, и не только в России и странах СНГ, а и во всем мире.

Следует также знать, что высоковакуумные насосы не могут работать без вакуумных насосов фор- и среднего вакуума, т.к. они стартуют в работу только с пониженных давлений (как правило, со среднего вакуума) и выхлоп у них должен происходить в зону вакуума, иначе высокий и сверхвысокий вакуум недостижим. Т.о. форвакуумные насосы и насосы среднего вакуума востребованы во всех отраслях промышленности, высокотехнологичных сферах и в научных исследованиях.

www.lbmvac.ru

Вакуум - это... Что такое Вакуум?

Ртутный вакуумный барометр Эванджелисты Торричелли — учёного, впервые создавшего вакуум в лаборатории. Над поверхностью ртути в верхней части запаянной трубки — «торричелиева пустота» (вакуум, содержащий пары ртути под давлением насыщения при данной температуре).

Ва́куум (от лат. vacuum — пустота) — пространство, свободное от вещества. В технике и прикладной физике под вакуумом понимают среду, содержащую газ при давлениях, значительно ниже атмосферного. Вакуум характеризуется соотношением между длиной свободного пробега молекул газа λ и характерным размером среды d. Под d может приниматься расстояние между стенками вакуумной камеры, диаметр вакуумного трубопровода и т. д. В зависимости от величины соотношения λ/d различают низкий (), средний () и высокий () вакуум.

Следует различать понятия физического вакуума и технического вакуума.

Технический вакуум

Турбомолекулярный насос в разрезе.

На практике сильно разреженный газ называют техническим вакуумом. В макроскопических объёмах идеальный вакуум недостижим на практике, поскольку при конечной температуре все материалы обладают ненулевой плотностью насыщенных паров. Кроме того, многие материалы (в том числе толстые металлические, стеклянные и иные стенки сосудов) пропускают газы. В микроскопических объёмах, однако, достижение идеального вакуума в принципе возможно.

Мерой степени разрежения вакуума служит длина свободного пробега молекул газа , связанной с их взаимными столкновениями в газе, и характерного линейного размера сосуда, в котором находится газ.

Строго говоря, техническим вакуумом называют газ в сосуде или трубопроводе с давлением ниже, чем в окружающей атмосфере. Согласно другому определению, когда молекулы или атомы газа перестают сталкиваться друг с другом, и газодинамические свойства сменяются вязкостными (при давлении около 1 торр) говорят о достижении низкого вакуума () (1016 молекул на 1 см³). Обычно между атмосферным воздухом и высоковакуумным насосом стоит так называемый форвакуумный насос, создавая предварительное разрежение, поэтому низкий вакуум часто называют форвакуум. При дальнейшем понижении давления в камере увеличивается средняя длина свободного пробега λ молекул газа. При молекулы газа гораздо чаще сталкиваются со стенками, чем друг с другом. В этом случае говорят о высоком вакууме (10−5 торр) (1011 молекул на 1 см³). Сверхвысокий вакуум соответствует давлению 10−9 торр и ниже. В сверхвысоком вакууме, например, обычно проводятся эксперименты с использованием сканирующего туннельного микроскопа. Для сравнения, давление в космосе на несколько порядков ниже, в дальнем же космосе и вовсе может достигать 10−16 торр и ниже (1 молекула на 1 см³).

Высокий вакуум в микроскопических порах некоторых кристаллов достигается уже при атмосферном давлении, поскольку диаметр поры гораздо меньше длины свободного пробега молекулы.

Аппараты, используемые для достижения и поддержания вакуума, называются вакуумными насосами. Для поглощения газов и создания необходимой степени вакуума используются геттеры. Более широкий термин вакуумная техника включает также приборы для измерения и контроля вакуума, манипулирования предметами и проведения технологических операций в вакуумной камере и т. д. Высоковакуумные насосы являются сложными техническими приборами. Основные типы высоковакуумных насосов — это диффузионные насосы, основанные на увлечении молекул остаточных газов потоком рабочего газа, геттерные, ионизационные насосы, основанные на внедрении молекул газа в геттеры (например титан) и криосорбционные насосы (в основном для создания форвакуума).

Стоит отметить, что даже в идеальном вакууме при конечной температуре всегда имеется некоторое тепловое излучение (газ фотонов). Таким образом, тело, помещённое в идеальный вакуум, рано или поздно придёт в тепловое равновесие со стенками вакуумной камеры за счёт обмена тепловыми фотонами.

Вакуум является хорошим термоизолятором; перенос тепловой энергии в нём происходит лишь за счёт теплового излучения, конвекция и теплопроводность исключены. Это свойство используется для теплоизоляции в термосах (сосудах Дьюара), состоящих из ёмкости с двойными стенками, пространство между которыми вакуумированно.

Вакуум широко применяется в электровакуумных приборах — радиолампах (например, магнетронах микроволновых печей), электронно-лучевых трубках и т. п.

Физический вакуум

Под физическим вакуумом в квантовой физике понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. При этом такое состояние вовсе не обязательно соответствует пустоте: поле в низшем состоянии может быть, например, полем квазичастиц в твёрдом теле или даже в ядре атома, где плотность чрезвычайно высока. Физическим вакуумом называют также полностью лишённое вещества пространство, заполненное полем в таком состоянии. Такое состояние не является абсолютной пустотой. Квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. В некоторых конкретных теориях поля вакуум может обладать нетривиальными топологическими свойствами. В теории могут существовать несколько различных вакуумов, различающихся плотностью энергии или другими физическими параметрами (в зависимости от применяемых гипотез и теорий). Вырождение вакуума при спонтанном нарушении симметрии приводит к существованию непрерывного спектра вакуумных состояний, отличающихся друг от друга числом голдстоуновских бозонов. Локальные минимумы энергии при разных значениях какого-либо поля, отличающиеся по энергии от глобального минимума, носят название ложных вакуумов; такие состояния метастабильны и стремятся распасться с выделением энергии, перейдя в истинный вакуум или в один из нижележащих ложных вакуумов.

Некоторые из этих предсказаний теории поля уже были успешно подтверждены экспериментом. Так, эффект Казимира[1] и лэмбовский сдвиг атомных уровней объясняется нулевыми колебаниями электромагнитного поля в физическом вакууме. На некоторых других представлениях о вакууме базируются современные физические теории. Например, существование нескольких вакуумных состояний (упомянутых выше ложных вакуумов) является одной из главных основ инфляционной теории Большого взрыва.

См. также

Применения:

Примечания

  1. ↑ Физическая энциклопедия, т.5. Стробоскопические приборы — Яркость/ Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред.кол.:А. М. Балдин,А. М. Бонч-Бруевич и др. — М.:Большая Российская Энциклопедия,1994, 1998.-760 с.:ил. ISBN 5-85270-101-7 , стр.644

dic.academic.ru

Вакуумирование

Вакуумирование – термин, используемый для характеристики различных процессов осуществляемых в вакууме. Например, термин вакуумирование используется в металлургии и обозначает процесс дегазации стали перед ее разливкой Способ вакуумирования считается особо эффективным, т.к. позволяет удалить из жидкой стали растворенные в ней газы и таким образом улучшить ее качество.

Вакуумирование стали осуществляется при различных техпроцессах, выполняемых после ее переплавки: вакуумирование в ковше, вакуумирование струи при переливке стали из ковша в ковш или при разливе, порционное вакуумирование и вакуумирование циркуляционным способом [1].

Раньше для вакуумирования применялись пароэжекторные системы. Эти системы используют большое количество пара, создаваемого бойлерами со значительными энергозатратами, расходующих масло, воду, мазут и электроэнергию в больших объемах, требующих длительного, сложного и регулярного обслуживания.

Вместо эжекторных систем компания Edwards предложила использовать системы с механическими сухими насосами, которые обладают значительно меньшими расходами энергии, резко снижают количество выбросов выхлопных газов в атмосферу, снижают стоимость обслуживания, требуют меньшее пространство для размещения и дают большую гибкость в работе.

В настоящее время системы откачки с использованием сухих механических насосов широко используются во всем мире. Они позволяют снизить потребление электроэнергии на 80% по сравнению с пароструйными эжекторами, а так же снизить количество выхлопов до 90%. Снижение затрат на обработку выхлопных газов позволяет сэкономить до 350 000 евро в год.

Компания Edwards является безусловным лидером в технологиях вакуумной дегазации стали. Например, для одного нового завода были поставлены 18 новых супер систем откачки, в которых скомбинированы механические бустерные насосы производительностью по 450 м3/час каждый. Эти системы сухой откачки обеспечивают значительное снижение потребляемой энергии по сравнению с традиционными эжекторными системами. Откачные системы компании Edwards были выбраны еще и потому, что компания имеет отличную репутацию во всем мире. Ее системы зарекомендовали себя как надежное оборудование для работы в сложных, экстремальных условиях.

Для создания оборудования по реализации процессов вакуумирования в металлургии компания «Интек Аналитика» поставляет высокопроизводительные вакуумные насосы и посты компании Edwards.

Процесс вакуумирования широко используется и является обязательным при изготовлении силовых трансформаторов напряжением 150-750 кВ. перед их заливкой маслом. Эта операции производится перед заливкой для удаления из бака и растворенного в масле воздуха, а также сорбированных изоляцией влаги и газа. Вакуумирование продолжается и после заливки до полного прекращения выделения пузырьков воздуха из масла. Для откачки из бака трансформатора паров влаги и газа в основном применяют вакуумные пластинчато-роторные насосы с масляным уплотнением.

Вакуумирование также применяют в холодильной промышленности при откачке холодильного контура с целью удаления из него воздуха и газа после опрессовки с целью снижения влаги.

Процесс вакуумирования нашел неожиданное применение в геологии, для увеличения дебита скважин, пройденных в породах с малой водоотдачей. Вакуумирование способствует увеличению дебита по сравнению с обычными забивными скважинами (фильтрами) в 2,5 раза, а радиуса влияния — в 2—3 раза. Такие скважины называют вакуумскважинами. Вакуумирование бетона способствует интенсивному удалению свободной воды и воздуха из свежеуложенной бетонной смеси при пониженном давлении на внешних поверхностях или внутри забетонированной конструкции. В результате вакуумирования бетонная смесь уплотняется и улучшаются ее механические свойства. До вакуумирования бетонную смесь уплотняют вибраторами. Вакуумирование осуществляют вакуум-насосами с помощью накладываемых на поверхность бетона вакуум-щитов или вакуум-трубок, закладываемых в бетонируемую конструкцию. Для поверхностного вакуумирования используют переносные вакуум-щиты площадью 0,5...1,0 м2, изготовляемые из 10 мм плотной водостойкой фанеры. Внутреннее вакуумирование как более сложное по технологии применяют в исключительных случаях. В зависимости от подвижности и толщины слоя бетонной смеси вакуумирование осуществляется при давлении 5 00...600 мбар продолжительностью от 5 до 50 мин.

Для вакуумирования бетона и скважин наиболее эффективно использовать поставляемые «Интек Аналитика» жидкостно-кольцевые вакуумные насосы с производительностью до 7000 м3/ч или воздуходувки типа Lutos серии DT с производительностью до 9 000 м3/ч.

Вакуумирование холодильного контура производится с целью удаления из контура воздуха и газа после опрессовки и, самое главное, для понижения содержания влаги. Наличие в контуре влаги может привести к забивке льдом регуляторов подачи, четырехходового клапана и с большой вероятностью к выходу из строя компрессора.

Для удаления влаги из контура насосом необходимо, чтобы вода из жидкого состояния перешла в газообразное. Для этого при нормальном атмосферном давлении необходимо нагреть воду до состояния кипения или понизить давление и перевести воду в парообразное состояние и удалить с помощью насоса. Так как в контуре поднять температуру не представляется возможным, то используются вакуумные насосы, например спиральный вакуумный насос nXDS6i, поставляемый «Интек Аналитика».

Вакуумирование также широко используется в пищевой промышленности для закатки заполненных продуктом банок. Вакуумирование является одной из важ­нейших операций, так как от нее зависит герметичность банки, а следовательно, и сохранность качества продукта при хранении.

Жестяные банки герметизируют соедине­нием фланца крышки с фланцем корпуса банки двойным закаточным швом, внутри которого находится уплотня­ющий слой пасты. Закатка банок производится на авто­матических или полуавтоматических вакуумных закаточных маши­нах. Эффективное вакуумирование во время закатки и создание разрежения в консервной банке имеют ряд до­стоинств. Эти процессы обеспечивают более высокое качество продук­та и снижают подверженность банок деформации во время тепловой обработки. В связи с этим при закатке необходимо осуществлять вакуумирование до 0,2 бар, особенно при производстве ассортиментов из неизмельченного мяса. Операции по вакуумированию консервных банок следует осуществлять с помощью вакуумных водокольцевых насосов. Метод вакуумирования широко используется в производстве композиционного материала, в процессе которого эффективно удаляются излишки смолы, наносимой между слоями ламината. После такой обработки изделия из углепластиковых и стеклопластиковых ламинатов становится более плотным и устойчивым к механическим нагрузкам, в том числе, и при экстремальных атмосферных воздействиях.

Процесс вакуумирования применяется при сублимационной сушке пищевых продуктов. Удаление воды из продукта осуществляется после его предварительной заморозки до температуры минус (55…50) °С и последующего испарения воды, минуя жидкую фазу. В процессе сушки в вакуумной камере необходимо поддерживать давление ниже 6 мбар. Продукты, обработанные таким способом, обладают всеми положительными качествами, сохраняя вкусовые качества и питательные свойства, их можно хранить длительное время в упакованном виде при обычных условиях. Для откачки технологических вакуумных камер рекомендуется использовать вакуумные сухие механические насосы типа GXS фирмы Edwards, поставляемые компанией Интек Аналитика.

Папко В.М., к.т.н., ученый секретарь АО «Интек Аналитика»

ЛИТЕРАТУРА 1. Политехнический словарь под редакцией академика И.И. Артоболевского. Издательство «Советская энциклопедия». Москва 1977.

www.intech-group.ru


Смотрите также