Якось Родена запитали - в чому секрет його статуй. Як він їх ліпить. "Дуже просто, - відповів Роден. - Я беру шматок каменю і відсікаю від нього все зайве".
Вакуум виходить ( "робиться") приблизно так само. Береться замкнутий об'м - і з нього забирається все зайве. А зайвий там, як правило, повітря. І забирається це повітря (відкачується) насосами, причому насосів, за принципом їх дії, безліч.
Порівняно низький вакуум (вакуум тим "нижче", ніж залишковий тиск БІЛЬШЕ, тому низький вакуум = поганий вакуум), або "форвакуум", виходить механічними насосами. Тільки це зовсім не поршневі насоси - цим мотлохом часів Отто фон Геріке у вакуумній техніці не користуються вже давно. Сучасні межаніческіе насоси - ротаційні. Там є деталі, що обертаються, але немає зворотно-поступального механізму, тому їх конструкція набагато простіше. Це циліндрична порожнина, в якій обертається циліндричний ж ексцентрик з плоскими пружними клапанами-перегородками:
Синій ексцентрик тут обертається не навколо "свого" центру, а навколо центру сірого корпусу (тому він і називається ексцентриком). Якщо дати собі працю уважно подивитися, то буде зрозуміло, що при його обертанні обсяг над лівим клапаном буде весь час збільшуватися, і він буде всмоктувати повітря (сині стрілки) з відкачуваного обсягу, а обсяг над правим клапаном буде, навпаки, зменшуватися, і виштовхувати повітря в атмосферу.
Є й інші конструкції ротаційних насосів, навіть без ковзних клапанів (з двома ексцентріркамі складної форми).
Форвакуумні насоси можуть дати розрядження близько 0,1 мм рт. ст. Але це ще не "справжній" вакуум.
Щоб отримати ваккум ще краще, використовуються дифузійні насоси або струменеві насоси. що працюють на ефекті Бернуллі: струмінь води або газу захоплює повітря. Правда, в струменевих насосах зі зрозумілих причин використовується не вода, а потік парів ртуті або, в сучасних насосах, потік пара спеціальних вакуумних масел. Ртуть або високомолекулярні масла використовуються з тієї причини, що їх молекулярна вага помітно перевищує молекулярну масу повітря. У конструкції таких насосів є нагрівач, випаровуючий робочу рідину і формує потік пара. Цей потік проходить крізь робочу область насоса (з'єднану з відкачуваним об'ємом, в якому ПОПЕРЕДНЬО повинен бути створений форвакуум) і захоплює "прилипає" до нього залишковий повітря - за законом Бернуллі в струменевих насосах або завдяки явищу дифузії в дифузійних. Потік пара фактично "ущільнює" залишковий газ в активній зоні роботи такого насоса, так що ближче до кінця струменя тиск газу вже досить для роботи форвакуумного насоса. Струмінь пара перехоплюється і повертається у випарник.
Струйні дифузійні насоси можуть забезпечити достатньо високий вакуум - близько 10 в -6 мм рт. ст. Такий вакуум вже достатній для невеликих приладів, типу мініатюрних електронних ламп.
Невеликий ліричний відступ (думаю, воно до місця саме тут): що вважати вакуумом? Є простий критерій (критерій Кнудсена): відношення довжини вільного пробігу молекул газу до розмірів області. Якщо область - обсяг пальчикової лампи, то довжини вільного пробігу в частки метра вже досить, щоб вважати, що всередині - вакуум. Якщо у нас не лампа, а кінескоп, то тут вже знадобиться середня довжина пробігу в десятки метрів, а значить - ще більш високий ступінь відкачування. Ну і звідси ж ясно, що в космосі, навіть при немислимо низькому розрядження - не вакуум. Довжина зведеного пробігу може становити мільйони кілометрів, але зате розміри "області" - це тисячі, а то й мільйони світлових років.
Ну і що ж робити, якщо потрібен вакуум ще вище того, який дають струменеві насоси? Використовують турбомолекулярні. Конструкція такого насоса нагадує багато-багато кілець від м'ясорубки, насаджених на загальну вісь і розділених точно такими ж кільцями, але нерухомими. З тією відмінністю від м'ясорубки, що канали похилі, і нахил в рухомих і неподвіхних пластинах різний.
Замість кілець від м'ясорубки можна використовувати і "звичайні" крильчатки, як в турбіні.
Принцип дії, собсно, приблизно такий же: на високій швидкості обертання (сотні і тисячі об / с!) Ймовірність окремих молекул відскочити від стінки каналу в "потрібному" напрямку куди вище, ніж в протилежному. Тому для таких насосів потрібен досить високий вихідний вакуум (щоб молекули НЕ взаємодіяли один з одним) і висока лінійна швидкість робочих каналів, співмірна зі швидкістю самих молекул.
З турбомолекуярнимі насосів можна досягти вакууму порядку 10 в -12 мм рт. ст. А що робити, якщо потрібно ще глибше? Якщо відкачуваний об'єм - не пляшками, навіть не десятки літрів, а кілометрів (як в прискорювачах)?
Тоді використовуються криогенні насоси. У таких насосах стінки охолоджуються до температури рідкого водню або навіть рідкого гелію, тому весь залишковий газ тупо замерзає і осідає на стінках, звідки він видаляється методами адсорбції. Такі насоси дають вакуум, вже можна порівняти з "космічним": близько 10 в -17 мм рт. ст.
Вакуум - це теоретичне поняття, по суті порожнеча. Домогтися абсолютного вакууму неможливо, оскільки в межах всесвіту все простір пронизаний, в тій чи іншій мірі, проявами матерії або самої матерією. А за межами всесвіту, куди навіть теоретично потрапити неможливо, все одно не вдалося б його створити, так як сам прилад по його створенню виключить таку можливість. Є правда поняття космічного та технічного вакууму, де прояви матерії мінімальні. Це стосується, перш за все, мінімального вмісту газів і твердих частинок в певному обсязі. Для отримання технічного вакууму використовують компресори.
Чи не розповісте який принцип почен вакууму за допомогою КОМПРЕСОРА, - 3 роки тому
Спасибі, не знав. - 3 роки тому
Руслан Кіпер [18.8K]
Вакуум - це простір звільнене від речовини. Причому ступінь звільнення від речовини може бути різною. Абсолютний вакуум можливий тільки в міжгалактичному просторі. В принципі, коли ви всмоктуєте повітря ротом з банки - це теж вакуум, але невеликий. У техніці зазвичай використовують вакуумні насоси різної конструкції і призначення. Зазвичай вони призначені для звільнення обсягу від повітря або парів. Звичайні прийоми отримання вакууму:
- вакуумні насоси
- Підняття поршня в замкнутій системі, розширення
- Випалювання повітря або газу в замкнутій системі, наприклад, металами