Содержание
Понятие, уровни вакуума и единицы измерения Vuototecnica. КИП-Сервис: промышленная автоматика.
Термин «вакуум«, как физическое явление — среда, в которой давление газа ниже атмосферного давления.
Количественной характеристикой вакуума служит абсолютное давление. Основной единицей измерения давления в Международной системе (СИ) служит Паскаль (1 Па = 1Н/м2). Однако, на практике встречаются и другие единицы измерения, такие как миллибары (1 мбар = 100Па) и Торры или миллиметры ртутного столба (1 мм.рт.ст. = 133,322 Па). Данные единицы не относятся к СИ, но допускаются для измерения кровяного давления.
Уровни вакуума
В зависимости от того, на сколько давление ниже атмосферного (101325 Па), могут наблюдаться различные явления, вследствие чего могут использоваться различные средства для получения и измерения такого давления. В наше время выделяют несколько уровней вакуума, каждый из которых имеет свое обозначение в соответствии с интервалами давления ниже атмосферного:
- Низкий вакуум (НВ): от 105 до 102 Па,
- Средний вакуум (СВ): от 102 до 10-1 Па,
- Высокий вакуум (ВВ): от 10-1 до 10-5 Па,
- Сверхвысокий вакуум (СВВ): от 10-5 до 10-9 Па,
- Черезвычайно высокий вакуум (ЧВВ): <10-9 Па.
Данные уровни вакуума в зависимости от области применения разделяют на три производственные группы.
— Низкий вакуум: в основном используется там где требуется откачка большого количества воздуха. Для получения низкого вакуума используют электромеханические насосы лопастного типа, центробежного, насосы с боковым каналом, генераторы потока и т.д.
Низкий вакуум применяется, например, на фабриках шелкотрафаретной печати.
— Промышленный вакуум: термин “промышленный вакуум” соотвествует уровню вакуума от -20 до -99 кПа. Данный диапазон используется в большинстве применений. Индустриальный вакуум получают с помощью ротационных, жидкостно-кольцевых,поршневых насосов и лопастных вакуумных генераторов по принципу Вентури. Область применения промышленного вакуума включает в себя захват присосками, термоформование, вакуумный зажим, вакуумная упаковка и др.
— Технический вакуум: соответствует уровню вакуума от -99 кПа.
Такой уровень вакуума получают при помощи двухуровневых ротационных насосов, эксцентриковых роторных насосов, вакуумных насосов Рутса, турбомолекулярных насосов, диффузионных насосов, криогенных насосов и т.д.
Такой уровень вакуума используется в основном при лиофилизации, металлизации и термообработке. В науке технический вакуум используется в качестве симуляции космического пространства.
Наивысшее значение вакуума на земле значительно меньше значения абсолютного вакуума, которое остается чисто теоретическим значением. Фактически, даже в космосе, несмотря на отсутствие атмосферы, имеется небольшое количество атомов.
Основным толчком к развитию вакуумных технологий послужили исследования в промышленной области. В настоящий момент существует большое количество применений в различных секторах. Вакуум используется в электролучевых трубках, лампах накаливания, ускорителях частиц, в металлургии, пищевой и аэрокосмической индустрии, в установках для контроля ядерного синтеза, в микроэлектронике, в стекольной и керамической промышленности, в науке, в промышленной роботехнике, в системах захвата с помощью вакуумных присосок и т.
д.
Вакуумные системы множественного захвата ‘ОКТОПУС’Захват металлических листов, стекла, мрамора, дерева и т.д. при помощи вакуумных присосокПеремещение гранул порошка, жидкостей и т.п.
Фиксированная дозировка объемаЗахват яиц вакуумными присоскамиПеремещение и маркировка с помощью присосок
Открытие пакетов с помощью присосок. Упаковочный датчикВакуумная пропиткаВакуумные цилиндры для отслаивания
Вакуумное формование полимеровВакуумная упаковкаВакуумная опрессовка
Вакуумные присоски незаменимый инструмент для захвата, подъёма и перемещения предметов, листов и различных объектов, которые трудно перемещать обычными системами, из-за их хрупкости или риска деформации.
При правильном применении присоски обеспечивают удобство, экономичность и безопасность работы, что является фундаментальным принципом для идеальной реализации проектов автоматизации на производстве.
Продолжительные исследования и внимание к требованиям наших клиентов, позволили нам производить присоски выдерживающие высокие и низкие температуры, абразивный износ, электростатические разряды, агрессивные среды, а так же не оставляют пятен на поверхности переносимых предметов.
Помимо этого, присоски соответствуют стандартам безопасности EEC и пищевым стандартам FDA, BGA, TSCA.
Все присоски изготавливаются из высококачественных компонентов методом вакуумного формования и подвергаются антикоррозионной обработке для долгого срока службы. Независимо от конфигурации, все присоски имеют свою маркировку.
Система множественного захвата Октопус.
Далее: Принцип действия вакуумных присосок.
Как не застрять при выходе в открытый космос
18 марта 1965 года в 10:00 по московскому времени с космодрома Байконур на орбиту отправился корабль «Восход-2». В составе экипажа: командир — Павел Беляев, второй пилот — Алексей Леонов. Задача стояла очень сложная: осуществить выход в открытое космическое пространство и вернуться на Землю.
Для выполнения этой безумно сложной задачи космонавты проводили огромное количество тренировок в условиях нулевой гравитации в самолете лаборатории Ту-104.
Траектория полета самолета для достижения невесомости
Юрий Маленченко на фоне лаборатории ТУ-104
Несмотря на суровую подготовку и готовность космонавтов к любым сложностям, проблем избежать не удалось. Для работы в условиях космического вакуума был создан «Беркут» — скафандр мягкого типа для кратковременной работы в открытом космосе. С ним и была связана одна из нештатных ситуаций: скафандр раздулся, превратившись буквально в шарик, внутри которого находился космонавт.
Скафандр «Беркут»
А чтобы понять, почему так произошло, давайте вспомним физику за 7-й класс, а именно обсудим давление газа.
Что же такое давление газа? Это давление, которое создается в результате ударов молекул о стенки сосуда (или о какое-то другое тело). Сосуд в данном случае — это скафандр.
А еще газ стремится заполнить собой весь доступный объем, и когда Алексей Архипович покинул корабль, молекулы внутри скафандра решили заполнить собой бесконечный космический вакуум! Мягкий скафандр раздулся, превратившись буквально в шарик, не давая возможности космонавту нормально сгибать конечности и вернуться на корабль.
Принципы изменения давления внутри сосуда
Для решения этой проблемы необходимо было снизить давление внутри скафандра, а сделать это можно несколькими способами. Угадайте, что сделал космонавт, чтобы вернуться в шлюзовую камеру:
-
Снизил давление внутри скафандра. -
Увеличил объем скафандра. -
Понизил температуру атмосферы внутри скафандра.
Тренировка в самолете лаборатории Ту-104
Почти в два раза понизив давление в скафандре, Леонов проник в шлюзовую камеру не ногами вперед, как требовала инструкция, а головой вперед.
И снова проблема: люк шлюзовой камеры «Волга» не закрылся в автоматическом режиме! Алексей Архипович говорил журналисту: «Тогда я развернулся в шлюзе. Это было так тяжело, я ничего не видел, температура поднялась сразу на 1,8, а если здоровое тело нагреть на два градуса — летальный исход. Я это тоже знал. Я об этом думал… И, если люк не закрылся, я должен вручную закрывать люк. Поэтому я и развернулся, потому что ногами надо было войти в корабль. Отдышавшись, когда Паша уже открыл люк, я перешел в корабль. Я не потливый, но пот у меня выедал глаза. Я открыл шлем, даже не закрывая люка еще. Начал протирать перчаткой глаза, а пот снова льется. Как будто на голову кто-то воду льет».
Павел Беляев и Алексей Леонов
А как закончилась эта захватывающая история, вы сможете узнать в центре «Космонавтика и авиация». Спасибо за внимание и до новых встреч.
Узнайте о космическом давлении
Перейти к основному содержанию
Страниц этого раздела
В космосе, за пределами земной атмосферы, в газе, окружающем Международную космическую станцию, почти нет молекул.
Отсутствие молекул означает, что давление воздуха чрезвычайно низкое — на самом деле оно почти равно нулю, так что это почти идеальный вакуум.
Люди под давлением
Люди эволюционировали, чтобы жить под давлением земной атмосферы, которая постоянно давит на нас. Чтобы справиться с атмосферным давлением, у людей есть внутреннее давление, равное ему. Давление внутри нашей кожи равно давлению вне нашей кожи.
По нескольким причинам космический вакуум невероятно опасен для людей, если они не носят специально разработанные скафандры «Сокол», которые поддерживают давление воздуха, будучи подключенными к системам жизнеобеспечения внутри корабля «Союз».
С помощью зефира и шприца вы можете изучить один из удивительных эффектов, которые низкое давление воздуха может оказать на организм человека.
Эксперимент с волшебным зефиром
Когда вы принимаете участие в мероприятиях Destination Space в научном или научном центре, вы можете увидеть демонстрацию того, что происходит с зефиром в вакуумной камере размером с лабораторию.
Посмотрите, что происходит с зефиром, когда давление в камере снижается.
Почему мы используем зефир? Из-за их тонкой, губчатой текстуры. Губчатость зефира связана с тем, что внутри него находится много воздуха. Если вы нажмете на него или немного растянете, он вернется к своей первоначальной форме.
Это немного похоже на плоть человеческого тела. Но это довольно неприятно, когда наши тела сжимают, тянут или помещают в вакуум, поэтому мы используем зефир вместо тел, чтобы посмотреть на невероятное воздействие, которое может оказать вакуум.
Вот как вы можете создать подобный опыт дома, но в меньшем масштабе.
Что вам нужно
- Чистый пластиковый шприц – около 10 или 20 мл часто используются для введения лекарств младенцам и домашним животным, поэтому он может быть у вас на кухне (если нет, его можно найти в ближайшей аптеке)
- Маленький зефир — они будут действовать как мини-космонавты
Что вы делаете
Закройте поршень шприца так, чтобы он находился на отметке 3 мм.
Теперь плотно прижмите открытый конец к коже большого пальца другой руки. (Если вам сложно использовать шприц одной рукой, прижмите его к коже на ноге). Аккуратно вытяните поршень примерно на 8-10 мм.
Вы чувствуете покалывание на коже? Это из-за падения давления воздуха внутри шприца.
Внутри шприца было небольшое количество воздуха. Когда вы закрываете кончик шприца большим пальцем, молекулы воздуха не могут выйти наружу и больше не могут проникнуть внутрь. Когда вы вытягиваете поршень, вы даете захваченным молекулам воздуха больше места для движения, и вы создаете падение давления воздуха: вакуум.
Возьми зефир и нарисуй простой смайлик на боку парочки своих зефирных астронавтов. Используйте для этого фломастер.
Теперь выньте поршень из шприца и положите в него пару мини-зефирок. Переместите поршень вниз так, чтобы он едва касался верхней части «смайлика» зефира. Не сдавливайте его, так как это нарушит его эластичность. Это оставляет очень мало воздуха в шприце.
Снова положите большой палец на узкий конец шприца и вытяните поршень до упора.
Ваши зефирные космонавты расширяются!
Если отключить вакуум, убрав большой палец, нормальное атмосферное давление восстановится, и зефир вернется к своему первоначальному размеру.
Теперь держите поршень до упора. Снова приложите большой палец к открытому концу и снова нажмите на поршень. Посмотрите, что теперь происходит с зефиром: он сжимается.
Когда зефир расширяется, это происходит потому, что его внутреннее давление пытается соответствовать низкому давлению воздуха вокруг него. Это преувеличение того, что случилось бы с настоящим космонавтом, подвергшимся воздействию космического вакуума, потому что наша кожа действует как неплохой скафандр, но давление, безусловно, вытеснило бы весь воздух из наших легких.
Когда зефир сжимается, это происходит из-за того, что давление воздуха в нем увеличивается.
Получайте удовольствие, расширяясь и сжимаясь.
Вскоре он превратится в кашу.
Что происходит с человеческим телом в космосе
Джордж Клуни в фильме «Гравитация».
Трейлер / Разнообразие
Космическое пространство представляет собой вакуум без пригодного для дыхания воздуха или давления. Температура либо кипит, либо замерзает, в зависимости от того, стоите ли вы лицом к солнцу или нет. Огромное количество смертоносного ультрафиолетового излучения исходит от звезд.
Так что, если вы каким-то образом оказались в свободном полете вне космической станции или шаттла (вспомните Джорджа Клуни в «Гравитации»), но без скафандра (вспомните Гамору в «Стражах Галактики»), вы, без сомнения, облажался.
1. Удушье
Если бы вас высосало из космического челнока, который несся через открытый космос, и вы были бы без скафандра, вы бы сразу почувствовали, как весь воздух вырывается из ваших легких. В космосе нет давления, поэтому воздух расширяется и будет болезненно разрывать ткань ваших легких, когда это произойдет. Так что в случае, если вас высосет из космического корабля или вытолкнет из шлюза без скафандра, лучше выдохнуть как можно больше, чем сделать последний глоток воздуха.
В экстремальных условиях, таких как космос, вашему телу потребуется всего около 15 секунд, чтобы израсходовать весь кислород в крови. Как только деоксигенированная кровь достигнет вашего мозга, вы потеряете сознание.
2. Потеря контроля над кишечником
Вы теряете контроль над некоторыми функциями организма при такой сильной нехватке кислорода. В 1965 году исследователи провели эксперимент, в ходе которого 100 собак поместили в вакуумную среду.
Исследователи обнаружили, что не только легкие собак были лишены воздуха, их кишечник был немедленно опорожнен. Так что да, вы, вероятно, обделались бы в штаны.
3. Кипящая кровь
Чем ниже давление, тем ниже температура кипения жидкости. Вот почему вода на вершине горы закипает гораздо быстрее, чем у подножия.
В космосе нет давления. Таким образом, точка кипения может легко упасть до температуры вашего тела. Это означает, что ваша слюна испарится с вашего языка, и жидкости в вашей крови начнут кипеть.
4. Блокировка кровообращения и разрыв капилляров
Вся эта кипящая кровь с пузырями может блокировать приток крови к жизненно важным органам. Это само по себе может убить вас. И если пузырьки пройдут через ваше сердце, это может вызвать сердечный приступ.
Пузырьки также могут лопнуть некоторые капилляры, так что вы можете оказаться в пятнах синяков.
5. Вздутие живота
Если жидкость в кровотоке закипит, она превратится в газ, который вызовет отек кожи.
НАСА ясно дает понять, что ваше тело не взорвется, а ваши глаза не выскочат из головы, как это предлагается во многих научно-фантастических фильмах. Тем не менее, вы распухнете и станете очень болезненно опухшим.
6. Солнечный ожог
Даже пока вы плаваете без сознания и опухшие, ваши проблемы не закончились. Если вы в конечном итоге окажетесь лицом к солнцу, когда вас высосет из вашего космического корабля, то вы, вероятно, будете дрейфовать при температуре около 250 градусов по Фаренгейту. Это означает мгновенный солнечный ожог.
7. Клеточная мутация
Вы также подвергнетесь бомбардировке излучением других звезд, кроме Солнца. Вредные ультрафиолетовые лучи, гамма-лучи и рентгеновские лучи могут деформировать ваши клетки. Доза радиации не даст вам сверхспособностей. Если вы прожили достаточно долго, чтобы кто-то вернул вас на борт, вы все равно могли умереть позже от радиационного отравления или рака.
8.