وکیوم چیست؟
زمانیکه طبق یک روش خاص کاری می کنیم که فشار یک محیط از فشار جو کمتر باشد, به آن محیط وکیوم می گویند که چند نوع دارد در این مقاله به توضیح این مطلب و همچنین کاربرد آن پرداخته شده است.
امروزه سیستم های وکیوم (asia vacuum pumps) یا خلاء در صنایع مختلف کاربرد زیادی پیدا کرده است . صنایع مواد غذایی، ضدعفونی محصولات کشاورزی، تولید مواد شیمیایی، تعمیر سیستم های سرد کننده، تعویض روغن اتومبیل، بازرسی جوش، ساخت بدنه یخچال، تولید دیسک های فشرده کامپیوتری، ساخت کامپوزیت ها، تحقیقات علوم پایه و … با وکیوم سر و کار دارد. شاید شما هم جزو آن دسته از افرادی باشید که برای ساخت دستگاه خود، نیازبه یک منبع خلاء دارید و در تصمیم گیری برای خرید پمپ وکیوم مناسب از میان انواع پمپ ها دچارسردرگمی شده اید یا ممکن است برای تجهیزات آزمایشگاهی خود، نیاز به وسیله اندازه گیری و کنترل خلاء دارید. در این صورت مکان درستی را برای یافتن راه حل انتخاب کرده اید.
وکیوم چیست؟
وکیوم به فضایی گفته می شود که خالی از ماده باشد.
در چنین حالتی مولکول های هوا که عامل ایجاد فشار می باشند نیز وجود ندارند. این تعریف ایده آل خلاء یا وکیوم می باشد.
فشار صفر مطلق، در این فضا تعریف می شود. در عمل رسیدن به چنین محیطی امکان پذیر نیست زیرا همیشه تعدادی مولکول گاز وجود دارند. اما رسیدن به فشارهای بسیار پایین دور از واقعیت نیست و امروزه سیستم های وکیومی تولید شده اند که می توانند محیط هایی با قدرت تفکیک مولکول بر واحد حجم، بسیار پایین ایجاد کنند.
در اصطلاح به فشارهای پایین تر از فشار اتمسفر هوا، حالت خلاء گفته می شود.
کلمه وکیوم از معادل لاتین کلمه خالی (Empty) می آید. با این وصف فشار مابین فشار اتمسفر و صفر مطلق را می توان حوزه سیستم های وکیوم دانست.
یک سیستم خلاء مجموعه ای از پمپ ها، فشارسنج ها، شیر ها، تله ها، اتصالات دائمی و غیر دائمی (فلنج ها) و لوله های متصل کننده آنها به یکدیگر است.
خلاء (وکیوم) بسته به فشار گاز به چند دسته تقسیم بندی می شود:
خلاء (وکیوم) کم: از فشار اتمسفر تا ۱ میلی بار
خلاء (وکیوم) متوسط: از ۱ میلی بار تا ۱۰E-3 میلی بار
خلاء (وکیوم) زیاد: از ۱۰E-3 میلی بار تا ۱۰E-7 میلی بار
خلاء (وکیوم) خیلی زیاد: از ۱۰E-7 میلی بار تا ۱۰E-14 میلی بار
فشار گاز عبارت است از نیرو بر واحد سطحی که از طریق گاز در یک ظرف، بر سطح داخلی آن وارد می شود. در حقیقت مولکول های گاز از طریق انرژی جنبشی مولکول ها، به سطح ظرف ضربه یا نیرو وارد می کنند. هر چه دما بالاتر باشد مولکول ها با سرعت بیشتری حرکت می کنند و به دیواره ظرف نیروی بیشتری وارد می نمایند.
بر اساس تئوری جنبشی گازها، فشار گاز متناسب با تعداد برخورد مولکول ها بر واحد سطح در واحد زمان است و داریم:
P=1/3mnc2
جایی که m جرم مولکول بر حسب gr (نسبت جرم مولکولی به عدد آووگادرو)، c سرعت متوسط مولکول ها بر حسب cm/sec و n دانسیته مولکولی (N/V) یا ریشه دوم سرعت متوسط مولکولی بر حسب تعداد بر سانتیمتر مکعب است.
پایین ترین فشار قابل دستیابی در محیط آزمایشگاهی و دمای استاندارد، حدود ۱۰E-13 torr یا ۱۳Pico Pa می باشد. البته در سیستم های دما پایین و در حدود ۴ درجه کلوین فشار torr 510E-17 یا ۶٫۷Femto Pa نیز به صورت غیر مستقیم اندازه گیری شده است. از آنجا که فشار گاز از جنبش مولکولی ناشی می شود و همچنین جنبش مولکولی به صورت مستقیم با دما رابطه دارد، فشارهای بسیار بسیار پایین را می بایست در دماهای نزدیک به صفر مطلق تجربه نمود.
در هر رده خلاء از روش های پمپاژ، اندازه گیری و انتقال خاصی استفاده می شود. به جرات می توان گفت که بیشتر کاربردهای خلاء (وکیوم) در صنعت با خلاء کم (محدوده اتمسفر تا ۱ میلی بار) صورت می گیرد.
خلاء کم بیشتر در فرآیندهای خشک کردن، فرمینگ، تغلیظ، تقطیر، پمپاژ مایعات، انتقال مواد، فیلتراسیون و فرآیندهای شیمیایی بکار می رود.
کوره های خلاء، در خلاء متوسط عمل می کنند. لایه نشانی و تکنولوژی فیلم در محدوده خلاء زیاد ایجاد می شود. شتاب دهنده ذرات در محدوده بین خلاء زیاد و خیلی زیاد عمل می کند. خلاء های مافوق زیاد در همجوشی هسته ای و حلقه های شتاب دهنده ذرات کاربرد دارد. باید توجه داشت که هر حوزه وکیوم از تکنولوژی ویژه ای برخوردار است و بالطبع با پایین رفتن فشار، تمهیدات پیچیده تری می بایست بکار برد.
کاربرد وکیوم چیست؟
امروزه از وکیوم یا خلاء و مکش در بسیاری از علوم بکار گرفته می شود.
در گذشته خلاء و وجود آن مفهوم چندانی نداشت .
حتی دانشمندان وجود آن را انکار میکردند اما امروزه خلاء و وکیوم جزء جدا ناپذیر در زندگی بشر بحساب میرود.
به گونه ای که بسیاری از صنایع خلاء و وکیوم را قلب عملیات تولیدی می نامند.
کاربرد پمپ وکیوم در صنعت چیست ؟
منازل: مانند جارو برقی ها
بیمارستان ها: در اتاق عمل و
صنایع وکیوم فرمینگ و بسته بندی: برای شکل دهی
چاپخانه ها: در ماشین الات چاپ
طلا سازی و فلزات گرانبها:برای تزریق طلا یا فلز
صنایع چوبی: ماشین آلات و سی ان سی
صنایع غذا و نوشیدنی:مکش مواد و تزریق
ریختگری:پرشدن منافذ و نداشتن حباب
صنایع لاستیک و پلاستیک:مکش و تزریق
حجامت کردن: مش خون
آزمایشگاه ها: مکش
تولید وپالایش نفت: مکش و صافی
داروسازی: تزریق و خشک کردن
ظروف یکبار مصرف:تزرق و مکش
دستگاه وکیوم چگونه کار می کند؟
حرکت دورانی و خارج از مرکز پروانه حول محور پمپ وکیوم در داخل سیلندر محتوی آب سبب تشکیل رینگ آب می گردد. در جهت دوران با ورود و خروج مداوم پره ها در داخل آب، حجم بسته فضای بین دو سرسیلندر ، هر دو پره و جداره داخلی رینگ آب در یکطرف افزایش می یابد ( ناحیه مکش ) و عمل مکش صورت می گیرد و در طرف دیگر کاهش یافته ( ناحیه دهش ) و عمل تراکم انجام می پذیرد .
عمل خنک کردن پمپ وکیوم بوسیله آب انجام می گیرد و می توان از کندانس ذرات آب همراه هوای خروجی و برگشت آن به پمپ نیز استفاده نمود که در نتیجه خنک شدن پمپ و تثبیت درجه حرارت واکنش تراکم بصورت ایزوترمال صورت می پذیرد .
