Tryktab i vakuum

Om betydningen af tryktab i vakuumanlæg

I det jeg i min daglig virke indenfor vakuumapplikationer oplever en omfattende misforståelse af betydningen af trytabet i vakuumsystemer, har jeg valgt at lave en kort eksempel, som illustrere hvorfor det ikke er nogen god ide at underdimensionere rørinstallationer i forbindelse med vakuumanlæg general.

Der er ingen nyhedsfaktor i det følgende, kun en konstatering af effekterne af tryktab. Den manglende nyhedsfaktor skyldes det faktum, af den fysiske lov der anvendes til beregningerne er publiceret i år 1662 af Robert Boyle, og som derfor har fået navnet Boyles Lov.

Boyle fandt ud af, at med konstant temperatur for en given masse, den absolute tryk samt volumen for en given gas er invers proportionale. Med andre ord, hvis vi tvinger en volumen V med en given mængde gas at blive større, vil trykket falde med samme proportionalitet. Resultatet bliver at:

PxV = Konstant

Dette er bl.a. derfor, at en luft boble i vand, bliver større jo højere op til overfladen boblen kommer (og dermed trykket falder)

Skal vi regne en vakuumanlæg kan vi dermed bruge:

P1xV1=P2xV2

Eksempel 1) over betydning af tryktab i en rørsystem i forbindelse med vakuum

En kunde oplyser at en given pumpe hun har købt har en driftpunkt i en testbank på 1000m^3/h ved 200mbarA. Kunden flytter så pumpen fra testen over i produktion uden at tage hensyn til tryktabet i den rørledning de skal bruge i produktionen.

Kunden henvender sig nogen tid efter installationen til sælgeren med en garantisag, fordi de har ”for lidt vakuum” og fordi pumpen ikke kører længere som da de købte den.

Sælgeren regner så lidt på det.

Beregningerne viser at tryktabet med den valgte rør diameter er ca. 110mbar.

Vi bruger så Boyles lov til at finde ud af hvad der skete her:

P1 x V1 = P2 x V2 =>

200mbarA x 1000m^3/h = (200-110) x V2 =>

(200 x 1000)/90 = V2 = 2222 m^3/h

Den forkerte rørdimension betyder, at kunden skal nu til at købe en vakuumpumpe som er mindst dobbelt så store som den første, hvis hun skal kunne opnå et driftpunkt på 1000m^3/h ved 200mbarA efter tryktabet.

Eksempel 2) over betydning af den ønskede sluttryk.

En kunde oplyser at de har en vakuumpakkemaskine til kød som i ”fin vakuum” området skal give 1mbarA i sluttryk. For at opretholde den ønskede produktionshastighed har de valgt en pumpesystem med booster og backing pumpe, med en kapacitet på 1000m^3/h.

Kunden konstatere ved måling at trykket ikke er 1mbarA men derimod 5mbarA, så han spørger hvad han så kan gøre. Ved at bruge Boyles lov regner vi lidt på det:

5mbarA x 1000m^3/h = 1mbarA x V2 =>

(5×1000)/1 = V2 = 5000m^3/h

Med andre ord, kunden skal købe en booster på mindst 5000m^3/h (5 gange større) for at opnå 1mbar

Hos Gugliotta & co kan vi hjælpe med tryktabsberegninger samt korrekt dimensionering af bl.a. vakuumanlæg.

Vi har lavet et lille program som beregner tryktab i lige rør. Selvom der er her tale om et meget simpelt program, har vi testet det i forhold til andre produkter, og det regner lige så nøjagtig som kommercielle udgaver af tryktabs beregnings programmer.

Prøv det her:

Online tryktabsberegning

mvh

Diego Gugliotta