Расчёт скорости откачки по размерам изделия: метод трёх шагов

Клиенты часто дают размеры камеры и фразу «за сколько минут откачать до какого давления», а остальное должен рассчитать поставщик. На самом деле этот расчёт несложный: скорость откачки можно определить за три шага, а после расчёта — проверить, насколько разумна предложенная поставщиком модель.

Шаг 1: рассчитайте объём, не забудьте о трубопроводе

Объём камеры = длина × ширина × высота. Но в откачке участвует не только камера, но и:

объём трубопровода от камеры до насоса (при малом диаметре и большой длине он занимает заметную долю);
объём, занимаемый оснасткой и зажимами внутри камеры (его нужно вычесть);
объём буферной ёмкости, фильтров и клапанов (его нужно прибавить).

Пример: камера 800 × 600 × 500 mm, внутренняя оснастка занимает 30 L.

Объём = 0.8 × 0.6 × 0.5 = 0.24 m³ = 240 L; вычитаем 30 L на оснастку, прибавляем около 10 L на трубопровод, чистый объём около 220 L.

Шаг 2: рассчитайте требуемую скорость откачки по формуле

Для грубой оценки используйте формулу:

S = (V / t) × ln(p₀ / p₁)

S: требуемая скорость откачки (m³/s)
V: чистый объём (m³)
t: допустимое время откачки (s)
p₀: начальное давление, при старте от атмосферного принимают 1013 mbar
p₁: целевое давление (mbar)

Для камеры 220 L требуется за 90 с откачать до 10 mbar:

V = 0.22 m³, t = 90 s
S = (0.22 / 90) × ln(1013 / 10) = 0.00244 × 4.62 ≈ 0.0113 m³/s

Переводим в часовую величину: 0.0113 × 3600 ≈ 40.7 m³/h.

Шаг 3: добавьте запас и выберите модель

Полученные выше 40.7 m³/h — это теоретическое значение; на практике нужно добавить три составляющие:

Фактор	Рекомендуемый запас	Причина
Утечки и газовыделение	+20~30%	Уплотнения, шланги и поверхность изделия продолжают выделять газ
Потери давления в трубопроводе	+10~20%	Отводы, фильтры, длинный трубопровод
Износ и старение	+10%	После износа пластин скорость откачки снижается

При добавлении к 40.7 m³/h запаса 40% требуется около 57 m³/h. Соответствующие модели:

Модель	Скорость откачки 50/60Hz	Пояснение
V15/25/40H	40 / 45 m³/h	Запаса недостаточно, время откачки увеличится
V0063	63 / 75 m³/h	Подходит, конструкция с масляным уплотнением
V0160	160 / 190 m³/h	Заметно больше нужного, теоретическое время откачки около 23 с (с учётом потерь около 30 с)

Если технология не допускает масляного загрязнения, для безмасляного варианта максимум составляет V25/40 (40/45 m³/h); в этом случае нужно либо увеличить время откачки, либо использовать два насоса параллельно, либо уменьшить камеру.

Два места, где легко ошибиться при расчёте

Первое — принимать предельный вакуум за рабочее давление. Предельный вакуум насоса — это давление, которого можно достичь при закрытом входе без нагрузки; при реальной откачке из-за утечек и газовыделения стабильное давление обязательно будет выше предельного вакуума. Если требуется рабочее давление 10 mbar, насос с предельным вакуумом 0.1 mbar подходит, а насос с предельным вакуумом 10 mbar его не достигнет.

Второе — игнорировать тип газа. Формула выше предполагает, что газ — воздух, температура 20℃. При откачке водяного пара фактическая скорость откачки насоса будет заметно ниже паспортного значения, причём необходимо открывать газобалласт; при откачке лёгких газов, таких как водород и гелий, скорость откачки пластинчато-роторного насоса также снижается. В этих двух случаях запас нужно увеличить до 50%.

Данные, которые нужны от клиента

Чистый объём камеры (с трубопроводом), целевое давление, допустимое время откачки, тип и температура газа, наличие пыли или коррозионно-агрессивной среды, питание на объекте. Если эти шесть пунктов есть, подбор в основном будет без отклонений; если какого-то пункта не хватает, предложенную модель можно будет только угадать.