Вакуум для чего нужен: Чем полезен вакуум для живота и как его делать

Содержание

Инфо Поле » Вакуум для живота: техника выполнения и результаты

09 июня 2020

Лучшую рекламу этого упражнения сделал Арнольд Шварценеггер. Актер утверждает, что именно вакууму живота он обязан четкой прорисовкой мышц на своем прессе. Не менее популярно, чем у спортсменов, это упражнение и среди молодых мам. Втягивание и удерживания послеродового живота чуть ли не единственный шанс расстаться с ним в кратчайшие сроки.

Делать вакуум живота можно в трех разных положениях: лежа, стоя и сидя. Кстати именно последний вариант продвигал бывший губернатор Калифорнии. Он считает, что так мышцы пресса получают максимальную нагрузку. Однако наиболее распространенным вариантом выполнения вакуума живота считается все-таки из положения лежа.

Техника выполнения

Лежа на спине, сделайте глубокий вдох и очень медленный выдох. Пока вы будете выпускать из себя воздух, максимально втягивайте живот. Теперь задержите дыхание и втянутый живот на 20-40 секунд. Мышцы пресса должны быть напряжены. Расслабляем их параллельно с глубоким вдохом и вновь повторяем упражнение. Всего делаем 4-5 повторов.

Продуктивнее всего выполнять упражнение утром, как только откроете глаза, но еще не успеете встать с кровати и позавтракать. Если вы хотите добиться наилучших результатов, то повторяйте упражнение несколько раз в день.

Ожидаемые результаты

Это упражнение направлено сразу на все мышцы живота, в том числе — поперечную. Именно от нее зависит, насколько подтянут наш живот. Уже через месяц регулярных тренировок вы заметите хороший результат: талия станет уже (минус 2-5 см), а живот плоским. Уйдет объем.

Кроме того, вакуум живота полезен не только для внешнего вида. Он улучшает кровоток внутренних органов, делая их более эластичными. Выполнение данного упражнение помогает также сжечь опасный для здоровья висцеральный жир. Устраняет проблемы в работе желудочно-кишечного тракта и является профилактикой опущения органов брюшной полости. В нижней части спины исчезают боли, метаболизм ускоряется.

Противопоказания

Вакуум живота очень полезное упражнение, но выполнять его можно далеко не всем и не всегда. Оно запрещено для беременных, а также в первый месяц после родов. Противопоказано пациентам с заболеваниями легких или сердечно-сосудистой системы. Нельзя выполнять вакуум живота, если обострилась язва желудка или двенадцатиперстной кишки.

Диастаз и грыжа брюшной полости тоже запрещают выполнение вакуума, как и любые боли в области живота. Не рекомендуется делать это упражнение во время менструации, а также сразу после хирургического вмешательства в брюшную полость. В этом случае стоит подождать несколько месяцев.

Кому нужен «вакуум»?

Итак, в каких отраслях промышленного производства необходимо создание рабочих зон с пониженным атмосферным давлением, без чего выполнение требуемых технологических процессов либо попросту невозможно, либо приводит к неудовлетворительному качеству конечного продукта, либо же для получения качественного продукта приходится использовать техпроцессы и оборудование с повышенными показателями затрат энергии и материалов (по сравнению с использованием операции «вакуумирования» рабочего пространства).

Использование вакуумных насосов обеспечивает снижение затрат энергии до 50% в технологических процессах – от производства пищевой и мясомолочной продукции до электронных и пластиковых изделий, от полиграфии до упаковки.

Первым использованием вакуумного оборудования в больших промышленных масштабах стало производство в начале XX века электровакуумных ламп – вначале осветительных, а чуть позже – радиоэлектронных. До того времени вакуумные насосы были полукустарными единичными изделиями, изготавливаемыми в научных лабораториях, в которых они были необходимы для проведения физико-химических исследований. Изобретенные в те далекие годы вакуумные насосы, работающие на основе различных принципов действия в разнообразных конструктивных исполнениях, совершенствовались и «попутно» позиционировались для применения в определенных областях производственной деятельности.

Благодаря этому многолетнему научно-инженерному поиску в наши дни на мировом рынке вакуумного оборудования предлагается множество специализированных установок и систем, отвечающих запросам технологов практически всех отраслей промышленного производства.

Сегодня вакуумные насосы (ВН) и системы на их основе обеспечивают возможность успешного развития бизнеса в широчайшем спектре – от металлургии до микроэлектроники и фармацевтики.

Пройдемся по этому списку от «макро- до микроприложений»:

  • На предприятиях горнодобывающего комплекса ВН используются для фильтрации рудных пород, для откачки шахтных газов, а также в системах пылеулавливания.
  • В металлургии – для дегазации металлов и сплавов во время их плавки и разлива в формы, при спекании порошков тугоплавких металлов (порошковая металлургия) и при термообработке металлов (для исключения реакции металлов с атмосферными газами и примесями).
  • В стройиндустрии – для обезвоживания асбоцементных конструкций при формовании, деаэрации глины в экструдерах при производстве кирпича и керамической плитки.
  • В ядерной энергетике – для откачки вакуумного технологического оборудования.
  • В стекольной промышленности – при производстве листового стекла для его прижима при транспортировке, при изготовлении триплексов (многослойных стекол) для создания вакуума в мембранных прессах, при изготовлении фигурных изделий из стекла для их горячей формовки.
  • В коммунальном хозяйстве – для фильтрации в водоочистных станциях, деаэрации воды в устройствах подпитки водогрейных котлов, флотации сточных вод.
  • В деревообработке – для сушки древесных заготовок, для холодного прессования древесно-стружечных плит.
  • В мебельном производстве – в процессах шпонирования и склейки деталей (в том числе – криволинейных), для прижима обрабатываемых листовых заготовок на станках с ЧПУ, вакуумного прижим для переноса, пневмотранспорт.
  • В химпроме – для создания пониженного давления воздуха в реакторах, фильтрах и дистилляторах.
  • В нефтехимии – для вакуумного экстрагирования дистиллятов масел из парафинов и отделения тетра- и пентамеров при синтезе олефинов, в процессах синтеза сложных эфиров и жирных кислот, регенерации растворителей, перегонки нефти.
  • В электротехнической промышленности – для создания пониженного давления воздушной среды в экструдерах при изготовлении и нанесении пластиковой изоляции на провода и кабели, для дегазации и обезвоживания трансформаторных масел, а также при пропитке обмоток трансформаторов.
  • В электронной промышленности – в установках напыления тонких пленок (проводящих, диэлектрических, оптических и т. д.), для создания зон (комнат) с пониженным атмосферным давлением и повышенной чистотой воздуха при производстве дисплеев, интегральных микросхем, фотовольтаических элементов и других полупроводниковых и электровакуумных приборов, удержания деталей при монтаже печатных плат.
  • В фармацевтической промышленности – для рекуперации растворителей, наполнения емкостей, создания вакуума в сушилках, реакторах и центральных системах.
  • В производстве прецизионных оптических элементов (линз) – для дегазации стекла.
  • При литье автомобильных шин – для дегазации резины.
  • В пищевой промышленности – в куттерах, шприцах и мясомассажерах, для удаления перьев с тушек птиц и упаковки готовой продукции, для приготовления, выпаривания, транспортировки и упаковки молочных продуктов и сыра, для перегонки, дегазации, деодорирования растительных масел, для деаэрации в экструдерах при производстве макаронных изделий, для перегонки алкогольных напитков и т. д.
  • В табачном производстве – для стерилизации, сушки и упаковки.
  • В легпроме – для обезвоживания и сушки текстиля и кожи.
  • В полиграфии – для прижима бумаги в печатающих машинах.
  • В вакуумных (всасывающих) пневмотранспортных системах – для перемещения сыпучих продуктов под «втягивающим» действием разреженного воздуха.
  • В медучреждениях – в стоматологических установках и аспираторах, в антибактериальных вакуумных фильтрах, в откачных станциях жидкого секрета.

Без использования вакуумного оборудования сегодня не обходится практически ни одна автоматизированная конвейерная линия, поскольку «присосочное» удержание изделий на движущихся лентах – один из важнейших механизмов, обеспечивающих их бесперебойную работу и в процессах производства компакт-дисков, и при транспортировке всевозможных деталей из пластмасс, и при выполнении операций сборки и упаковки на конвейерах.

И, конечно же, вакуумное оборудование является непременным атрибутом научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций, разрабатывающих новые технологии производства.

Какие бывают типы вакуумных насосов и в чем отличия в их технических характеристиках, вы можете посмотреть в разделе нашего сайта «Вакуумное оборудование».

Что такое вакуум и где мы его используем

В самом строгом смысле вакуум — это область пространства, в которой полностью отсутствует материя. Этот термин представляет собой абсолютную пустоту, и главная его проблема заключается в том, что он описывает идеальное состояние, которое не может существовать в реальном мире. Еще никто не нашел способа создать идеальный вакуум такого типа в земных условиях, и по этой причине термин также используется для описания пустых областей космоса. Но вакуум все же есть и в областях, находящихся чуть ближе к нашей повседневной жизни. Рассказываем, что это такое, простыми словами.

В большинстве случаев вакуум — это емкость, из которой максимально удалены все газы, в том числе воздух. Космическое пространство, действительно, наиболее близко к идеальному вакууму: астрономы считают, что пространство между звездами в некоторых случаях состоит не более чем из одного атома или молекулы на кубический километр.

Ни один вакуум, производимый на Земле, даже близко не подходит к этому условию

Чтобы поговорить о «земном вакууме», необходимо вспомнить о давлении. Давление возникает в результате воздействия молекул в газе или жидкости на их окружение, обычно на стенки вмещающего сосуда, будь то бутылка газировки или ваша черепная коробка. Величина давления зависит от силы ударов, которые молекулы «наносят» по определенной территории, и измеряется в «ньютонах на квадратный метр» — эта единица измерения имеет специальное название «паскаль».

Соотношение между давлением (p), силой (F) и площадью (A)

определяется следующим уравнением: p = F / A — оно применимо независимо от того, низкое ли давление, как, например, в космосе, или же очень высокое, как в гидравлических системах.

В целом, несмотря на то что определение вакуума неточно, обычно под ним понимается давление ниже, а часто и значительно ниже атмосферного. Вакуум образуется при удалении воздуха из замкнутого пространства, в результате которого возникает перепад давления между этим пространством и окружающей его атмосферой. Если пространство ограничено подвижной поверхностью, атмосферное давление будет сжимать ее стенки вместе — величина удерживающей силы зависит от площади поверхности и уровня вакуума. По мере удаления все большего количества воздуха перепад давления увеличивается, и потенциальная сила вакуума также становится больше.

Поскольку удалить все молекулы воздуха из контейнера практически невозможно, невозможно добиться и идеального вакуума

В промышленных и домашних масштабах (например, если вы решили убрать в вакуумные пакеты зимний пуховик) эффект достигается за счет вакуумных насосов или генераторов разных размеров, которые и удаляют воздух. Насос, состоящий из поршня в цилиндре, прикреплен к закрытой емкости, и с каждым ходом насоса часть газа из баллона удаляется. Чем дольше работает насос, тем лучше создается разрежение в емкости.

Каждый, кто когда-либо откачивал воздух из пакета для хранения одежды, отжимал крышку пластикового контейнера, чтобы выпустить воздух из емкости, или ставил банки (а также ходил на вакуумный массаж), сталкивался в своей жизни с вакуумом. Но, конечно, самый распространенный пример его использования — это обычный бытовой пылесос. Вентилятор пылесоса постоянно удаляет воздух из канистры, создавая частичный вакуум, а атмосферное давление снаружи пылесоса выталкивает воздух в канистру, забирая с собой пыль и грязь, взбалтываемые щеткой в ​​передней части пылесоса.

Еще один пример — это термос. Термос состоит из двух бутылок, вложенных друг в друга, и пространство между ними представляет собой вакуум. В отсутствие воздуха тепло не проходит между двумя бутылками так легко, как это было бы в нормальном состоянии. В результате горячие жидкости внутри контейнера сохраняют тепло, а холодные жидкости остаются холодными, потому что тепло не может в них проникнуть.

Итак, уровень вакуума определяется перепадом давления между внутренним пространством и окружающей атмосферой. Двумя основными ориентирами во всех этих измерениях являются стандартное атмосферное давление и идеальный вакуум. Для измерения вакуума можно использовать несколько единиц, но общепринятая метрическая единица — миллибар, или мбар. В свою очередь, атмосферное давление измеряется барометром, который в простейшем варианте состоит из откачанной вертикальной трубки с закрытым верхним концом и нижним концом, находящимся в контейнере со ртутью, открытом для атмосферы.

Давление атмосферы действует на открытую поверхность жидкости, заставляя ртуть подниматься в трубку. «Нормальным» атмосферным давлением называется давление, равное весу ртутного столба высотой 760 мм, находящегося при температуре 0.0 °C, на широте 45° и на уровне моря.

Уровень вакуума можно измерить несколькими типами манометров:

  • Манометр с трубкой Бурдона является компактным и наиболее широко используемым устройством — измерение основано на деформации изогнутой эластичной трубки при приложении вакуума к отверстию манометра.

  • Электронным аналогом является вакуумный датчик. Вакуум или давление отклоняют эластичную металлическую диафрагму в датчике, и это отклонение изменяет электрические характеристики взаимосвязанной схемы — в итоге мы получаем электронный сигнал, который представляет уровень вакуума.

  • Манометр с U-образной трубкой показывает разницу между двумя давлениями. В простейшем виде этот манометр представляет собой прозрачную U-образную трубку, наполовину заполненную ртутью. Когда оба конца трубки находятся под атмосферным давлением, уровень ртути в каждом колене одинаков. Приложение вакуума к одной стороне заставляет ртуть в ней подниматься и опускаться с другой стороны — разница в высоте между двумя уровнями и показывает уровень вакуума.

На шкалах большинства манометров❓Приборы для измерения давления газа и жидкостей в замкнутом пространстве.

атмосферному давлению присвоено нулевое значение, следовательно, измерения вакуума всегда должны быть меньше нуля.

Принцип работы вакуумных насосов простыми словами

Общие сведения

Вакуумом (от лат. vacuum — пустота) называют состояние газа или пара при давлении ниже атмосферного.

Условно различают различные уровни вакуума:

  • Низкий — диапазон давления больше 100 Па
  • Среднее – диапазон давления больше 0,1 Па и меньше 100
  • Большое – диапазон давления от 10-5 Па до 0,1 Па
  • Сверхвысокое – давление больше 10-5 Па

При современном развитии оборудования, создать вакуум совсем несложно. Самый простой агрегат, способный создавать вакуум – это вакуумный насос.

Действие насоса всех видов основывается на одном принципе, а именно вытеснении. Оно лежит в основе работы всех насосов разных объемов и методах использования. Вытеснение подразумевает избавление от газа рабочего отсека. В ходе действия меняется давление, а газовые элементы движутся по правильной дороге. При современном развитии оборудования, создать вакуум совсем несложно. Самый простой агрегат, способный создавать вакуум – это вакуумный насос.

Есть типы насосов, используемые в повседневной жизни (например, удобное хранение одежды либо продление годности пищи). Найти надежное устройство для создания пространства с разряженным воздухом поможет знание принципа работы оборудования.

Эффективность насоса имеет прямую зависимость от качества действия вытеснительного принципа. На объем вакуума, который может быть создан в атмосфере замкнутого типа, влияет герметичность рабочего отсека. Она обеспечивается благодаря золотникам, рабочему колесу и пластине. Последние два элемента можно найти на внешней части вакуумного насоса.

Факторы, которые говорят о правильной работе вакуумного насоса

Есть два необходимых действия, которые должен выполнять абсолютно любой вакуумный насос. Он должен:

  1. Создавать вакуум заданной глубины во время откачивания газового элемента из необходимого пространства без перебоев;
  2. Выполнить первый пункт за четко определенное время.

При невыполнении какого-либо пункта возникнет необходимость подключения дополнительного насоса. Например, если за заданный отрезок времени не было обеспечено давление нужного объема, подключают насос форвакуумного типа. Он позволяет в нужном количестве снизить давление для обеспечения рабочей атмосферы. Этот принцип схож с последовательным подключением. Если не была получена нужная откачиваемая скорость, требуется подключение насоса, способного с большой скоростью создать нужный вакуум. Этот тип работы сравним с подключением параллельного типа.

На размер глубины, которую создал вакуум, влияет герметичность рабочей атмосферы. Ее обеспечивают насосные компоненты, а точнее масло специального типа. Масло позволяет не только сделать зазоры плотными, но и плотно их закрыть. Насос, который способен создавать вакуум и имеет такую конструкцию, считают масляным. Сухой насос же тот, что обеспечивает работу без масла. Более распространены в использовании именно сухие насосы, потому что они не требуют особого ухода.

Принцип работы вакуумного насоса бывает разным, так как каждый вид работает по-своему. Подробнее о видах вы можете прочитать про Виды вакуумных насосов.

Рассмотрим три самых популярных вида вакуумных насосов, используемых на производстве.

Пластинчато-роторные вакуумные насосы

Их также называют масляными. Разберем информацию об устройстве и принципе работы вакуумного насоса пластинчато-роторного типа.

Эти насосы вакуумного типа выглядят как старательно отшлифованный цилиндр, внутри которого располагается ротор. Зазор боковой части бывает разного размера, потому что ось внутренней его части и ротора не соприкасаются.

У ротора есть особенные двигательные пластинки. Благодаря своим пружинам они прилегают к корпусу. Таким образом происходит разделение пустой атмосферы на части переменного объема. Во время двигательной активности газовый элемент создает в патрубке приема разрежение. В напорном же — давление избытка.

В состав пластинок входят антифрикционные компоненты либо особенные маловязкие масла, так как необходимо уменьшить трение пластины. Это делает возможным появление вакуума большой силы. Однако перекачиваемые элементы должны быть чистыми.

Мембранные вакуумные насосы

Гибкая мембрана — это главная часть принципа действия мембранно-поршневого насоса. Мембрана связывается с механизмом рычага. Ее создают из новейших композитных компонентов, которые выдерживают механику. Крайние части мембраны крепко присоединяются к корпусной части, а центральная изгибается под воздействием электрического и пневматического привода. Таким образом поочередно уменьшается и увеличивается внутренняя часть камеры.

Объем изменяется совместно с процессами получения и выхода новых газовых элементов или жидкообразных. Когда противофаза совмещает действия двух мембранных компонентов, происходит режим непрекращающейся перекачки. Еще один элемент насоса, а именно клапаны, определяют верное направление потоков и распределительные мотивы. У механизма нет элементов, которые могут вращаться или испытывать силу трения и контактировать с качаемым продуктом.

Достоинства мембранно-поршневых насосов:

  • Герметичность
  • Использование в сухого режима в течение долгого промежутка времени
  • Использование пневматического привода во взрывоопасной среде
  • Экономичность.

Винтовые вакуумные насосы

Насосы винтового типа, также как и все остальные, действуют с помощью принципа вытеснения. Однако в отличие от других устройств, оно происходит по винту, который выполняет работу вращения. У насосов есть: привод, 1-2 ротова в форме винта и статор нужной формы. Перекачиваемый компонент не возвращается назад, потому что детали изготовлены с огромной точностью — это гарантирует высококачественные показатели насоса. В итоге появляется давление избытка, в приемной части – вакуум.

Плюсы винтовых насосов:

  • Минимальный шум
  • Перекачивание компонентов благодаря механике
  • Равномерные траты

Важно выбрать вид насоса по требованиям вашего предприятия и сферы. Для этого лучше обратится за консультацией к специалистам.

Выводы

Эта статья содержит в себе описание принципов работы некоторых видов вакуумных насосов. Мы разобрали информацию о работе пластинчато-роторных, мембранных, и винтовых вакуумных насосов. Мы осветили тему альтернативных видов устройств и правильность при покупке насоса. Надеемся, что наша статья помогла вам разобраться в работе этих устройств и правильном подборе насоса именно для ваших задач.

Назначение вакуумных насосов. Отличие от компрессоров.

Сегодняшняя статья – первая часть большого материала по вакуумным насосам, который мы подготовили в справочных целях. В ней описано общее назначение, принцип действия. Также мы подробно отвечаем на вопрос, чем вакуумные насосы отличаются от своих родственников — воздушных компрессоров.  

 

Введение

Оборудование, используемое для создания вакуума, аналогично воздушным компрессорам. Его даже можно использовать для получения сжатого воздуха или для получения вакуума в зависимости от способа установки.

Вакуумные насосы в целом можно рассматривать как компрессоры, которые уменьшают, а не увеличивают атмосферное давление.

Напомним, что суть сжатия воздуха (повышения давления) состоит в увеличении числа  столкновений молекул в единицу времени. Напротив, суть вакуума заключается в уменьшении числа таких столкновений в единицу времени.

Вакуум в камере создается путем физического удаления молекул воздуха и вывода их из системы. Удаление воздуха из замкнутой системы постепенно уменьшает плотность воздуха в ограниченном пространстве, что вызывает падение абсолютного давления оставшегося газа. Вакуум создан.

Изменение давления, создаваемое в результате работы вакуумного насоса, не может превышать атмосферного давления. Номинальное атмосферное давление равно 760 мм ртутного столба на уровне моря при температуре 15 °С.  Важно знать его значение на Вашем рабочем месте. Например, вакуумный насос, который создает разрежение в 730 мм ртутного столба, не сможет обеспечить такое разрежение, если атмосферное давление данной местности составляет 700 мм ртутного столба (например, в Чите).

Пропорция удаляемого воздуха при работе вакуумного насоса будет одинаковой при любом атмосферном давлении. Это значит, что в Чите указанный насос будет создавать разрежение, равное 730 * 700/760 = 672 мм.рт.столба. 

 

Вакуумные насосы: принцип действия и отличие от компрессоров. 

Вакуумный насос преобразует механическую энергию, подаваемую на вращаемый вал, в пневматическую энергию путем откачивания воздуха, находящегося внутри системы.  Уровень внутреннего давления таким образом, становится ниже, чем у наружного атмосферного. Объем полезной работы, совершенной вакуумным насосом зависит от кол-ва откачанного газа и разности созданных давлений.  

Механические вакуумные насосы используют тот же принцип работы, что и воздушные компрессоры, за исключением того, вакуумный насос всасывает воздух из замкнутого объема и удаляется наружу.

Основное различие между вакуумным насосом и компрессором в том, что давление воздуха на всасывающей линии всегда ниже атмосферного и становится исчезающее малым при высоких уровнях вакуума. 

Другие отличия между вакуумными насосами и компрессорами таковы:

— у вакуумных насосов разница между создаваемым и атмосферным давлением не может быть выше 760 мм ртутного столба (при абсолютном вакууме). У компрессоров создаваемое давление может составлять десятки и даже сотни атмосфер.

— масса воздуха, подаваемого в вакуумный насос на каждый такт впуска, а также абсолютное изменение давления, уменьшаются по мере увеличения уровня вакуума. У компрессора производительность и давление постоянны.

— при высоких уровнях вакуума значительно меньше воздуха проходит через насос. Таким образом, практически все тепло, выделяющееся в процессе работы насоса поглощается и рассеивается внутри самого насоса. У вакуумного насоса не возникает проблемы отвода тепла, как у компрессора.

 

Получение вакуума в несколько ступеней

Как и при сжатии воздуха, создание вакуума может быть достигнуто за одно прохождение воздуха через насосную камеру. Но для этого может понадобиться и несколько этапов. Один вакуумный насос может использоваться в качестве первой ступени и уменьшать давление в камере, например, на 650 мм.рт. столба. Разряженный воздух подается в другой вакуумный насос, создающий более глубокий вакуум, например, в мембранный вакуумный насос. Тот уже будет доводить уменьшаемое давление до 750 мм.рт. столба. Зачем это нужно? Например, это может объясняться энергетической эффективностью, когда парная работа двух насосов разного типа приводит к меньшим энергозатратам, чем использование только одного насоса, создающего глубокий вакуум.

Продолжение следует…

 

Об авторе: Алексей Циммер, сооснователь инженерного каталога нагнетательного оборудования zenova.ru

 

P.S.

Каталог вакуумных насосов смотрите здесь

Давайте отключим vacuum?! Алексей Лесовский / Хабр

Расшифровка доклада 2018 года Алексея Лесовского «Давайте отключим vacuum?!»

Примечание редактора: Любые рекомендации по изменению параметров всегда стоит сравнивать в других докладах

Такой призыв часто возникает, когда в PostgreSQL возникают проблемы, и главным подозреваемым оказывается vacuum (далее по тексту просто «вакуум»). По опыту, многие наступают на эти грабли, и мне с коллегам по Data Egret нередко приходится разгребать последствия, так как потом всё становится ещё хуже. Но если обратить внимание на сам вакуум, то, пожалуй, нет такого человека, который бы использовал Postgres, и при этом ничего не знал про него. Ведь история вакуума начинается относительно давно, и в интернете можно найти массу как старых, так и новых постов про вакуум, объемные дискуссии в списках рассылки. Несмотря на то, что тема вакуума подробно описана в официальной документации к PostgreSQL, новые посты и новые дискуссии будут появляться и дальше. Возможно, поэтому с вакуумом связано очень много мифов, баек, страшилок и заблуждений. Между тем, вакуум является одним из важнейших компонентов PostgreSQL, и его работа напрямую сказывается на производительности. В одном докладе невозможно рассказать про вакуум абсолютно всё, но я бы хотел раскрыть ключевые моменты, связанные с вакуумом, такие как его внутреннее устройство, основные подходы к его настройке, наблюдение за производительностью, мониторинг, и что делать в случае, когда вакуум — главный подозреваемый во всех бедах. Ну и, конечно же, хочется развеять распространенные мифы и заблуждения, связанные с вакуумом.


Добрый день! Меня зовут Алексей. И сейчас я расскажу про вакуум: что бывает, когда специалисты берут и отключают вакуум. Расскажу, что происходит с базой и как не дойти до такой ситуации. И расскажу немного, как настраивать вакуум. В общем, буду рассказывать про вакуум и объяснять какие-то моменты, связанные с его работой.

Начну я с того, как люди доходят до того, что отключают вакуум и о том, как им приходит в голову такая мысль. Далее расскажу, что происходит после отключения вакуума. И расскажу, как устроен вакуум и почему его нельзя отключать, как его лучше настраивать, чтобы не доводить до аварийных ситуаций.

Что бывает, когда люди приходят к мысли, чтобы отключить вакуум?

Очень часто отдел разработки приходят к администраторам баз данных или просто к системному администратору и говорит: «У нас тормозит вся база, приложение тупит. Нужно что-то делать. Смотрите, разбирайтесь».

Как это выглядит? Как правило, админ запускает свою любимую утилиту. Смотрит нагрузку процессоров, смотрит нагрузку на диски и видит, что диски перегружены, утилизация – 100 % (самая дальняя колонка). И видит, что проблема действительно есть. И с этим нужно что-то делать.

Люди начинают смотреть, что у них с запросами. Открывают postgres’овый лог. Смотрят, в чем дело. Смотрят, сколько по времени выполняются запросы. И видят, что даже обычные операции занимают очень много времени. И это тоже проблема. И с этим нужно что-то делать.

Отдел разработки начинает жаловаться, что у них отваливаются запросы. Если какие-то реплики используются для распределения нагрузки на чтение, в логе появляется сообщение, что запросы отвалились, т. е. реплики уже начинают не справляться.

В какой-то момент отдел мониторинга/поддержки говорит: «Есть проблемы, кажется у нас отвалилась реплика». Произошла реальная проблема, реплика стала недоступной и ситуация стала критической. И с этим нужно что-то срочно делать.

И когда администратор дальше исследует проблему, он открывает, например, программу iotop и видит, что у него очень много запущено автовакуумов. Они все что-то делают. Они генерируют нагрузку на диск. Они создают большое количество журналов транзакций и реплики не успевают все это принять и обработать.

Это становится проблемой для базы данных. База данных начинает вести себя непредсказуемо в плане времени ответов на запросы и все это очень плохо сказывается на приложении. Приложение тупит, клиенты недовольны и бизнес страдает.

Что делать в этой ситуации? Начинаются попытки тюнинга вакуума, какие-то попытки исправить ситуацию. Начинают пристреливать вакуумы. Вакуумы запускаются снова. Проблема не решается.

И в какой-то момент кто-то предлагает: «Давайте отключим вакуум. Есть такая крутилка в конфиге постгреса – autovacuum. Давайте выставим её в выключенное состояние и будем дальше работать».

И отключают, и вроде бы все хорошо, кажется, что приложение начало работать нормально: данные читаются, запросы выполняются быстро. Все хорошо у нас с данными. И клиенты вроде бы не страдают.

Но есть несколько моментов, которые в долгосрочной перспективе выйдут боком и сделают только хуже.


  • Самый простой и очевидный (для DBA) момент – это то, что статистика планировщика перестает собираться. Потому что автовакуум не только чистит таблицы, а еще и собирает статистику о распределении данных. И эта статистика используется планировщиком для того, чтобы строить оптимальные планы для запросов.
  • Как только мы выключаем вакуум, таблицы и индексы перестают чиститься. И они начинают пухнуть. В них появляются мусорные строки. Таблицы и индексы начинают расти в размерах.
  • Следствием этого является то, что область shared buffers, где размещаются все оперативные данные для работы базы данных (это таблицы, индексы), начинается использоваться неэффективно. В ней находятся те самые мусорные строки. И чтобы запросу прочитать какие-то данные, постгресу нужно загружать страницу с мусорными данными и помещать ее в shared buffers.
  • И все это очень плохо с точки зрения общей производительности. Производительность запросов снижается. И в долгосрочной перспективе отключение вакуума – это гарантированно плохие спецэффекты в БД.

Все это можно быстро воспроизвести. Есть небольшой тест который я готовил для одной конференции. Он находится по вот этой ссылке: https://github.com/lesovsky/ConferenceStuff/tree/master/2016.highload

Что происходит в этом тесте? Мы запускаем pgbench на таблице для которой выключен автовакуум. Этот pgbench выполняет очень много обновлений в таблице. Наблюдая в течение относительно небольшого периода времени мы можем заметить падение производительности. Время выполнения запросов увеличивается, а количество транзакций в секунду падает. Т. е. на таком коротком тесте можно понаблюдать, как падает производительность при отключенном автовакууме.

И сейчас стоит рассказать про вакуум. Рассказать, как он работает и зачем он нужен. Многие администраторы, многие разработчики, с которыми я общаюсь, имеют довольно-таки расплывчатые представления об автовакууме. И даже люди, которые пишут патчи для Postgres, про автовакуум знают отрывочно (хотя спустя несколько лет это утверждение кажется мне довольно смелым, но оставим его). Поэтому этот доклад является некоторой попыткой сформировать у вас целостную картину про вакуум, лучше понять его и избавиться от стереотипов.

В качестве небольшого вступления нужно рассказать, что такое MVCC.

MVCC (Multi-Version Concurrency Control) – это «движок» базы данных, движок Postgres’а, т. е. это механизм который обеспечивает конкурентную работы нескольких клиентов с данными хранящимися в БД и как эта БД предоставляет данные клиентами.


  • И этот движок очень производительный. Он обеспечивает очень хорошую конкурентность. Клиенты могут подключаться к базе данных и работать параллельно друг с другом.
  • И обеспечивается хорошая производительность базы данных как на чтение так и на запись.
  • При этом, читатели не блокируют читателей; писатели не блокируют читателей (хотя и есть некоторые исключительные ситуации).

Как это работает на практике? К базе данных подключаются клиенты. Открывая транзакции они начинают работать с данными. Они получают снимок данных (snapshot).

В этих данных они могут делать изменения данных: вставку новых записей, удаление существующих или обновления. И все эти изменения в рамках транзакции не видны другим транзакциям до тех пор, пока не произойдет подтверждение или откат транзакции (операции COMMIT и ROLLBACK).

Как только транзакция выполняет операцию COMMIT, то ее изменения могут быть видны другим транзакциям, которые уже открываются или работают в данный момент. Кому интересна эта тема в больших подробностях, то можно поискать информацию по ключевым словам «уровни изоляции транзакции». Подробнее в теме: Изоляция транзакций в PostgreSQL.

И так это все работает. Счетчик транзакций растет, данные появляются. Какие-то данные могут стать неактуальными, потому что происходят операции «delete», «update». В результате чего появляются т.н. «мертвые» строки — dead tuples.

В строках есть две служебные отметки. Первая служебная отметка – это такая называемый xmin. Она показывает номер транзакции, которая произвела вставку строки. Т. е. когда мы делаем insert, то в этот xmin записывается значение транзакции.

Когда мы делаем обновление строки, то под капотом эта строка отмечается как удаленная после чего вставляется новая строка. И в удаленной строке в поле xmax отмечается номер той транзакции, которая произвела обновление.

И delete. Здесь все просто. Строка просто отмечается как удаленная — в поле xmax записывается транзакция которая произвела удаление, так строка становится удаленной.

За счет такой реализации конкурентной работы с данными в базе данных появляются устаревшие версии строк, их еще можно назвать «мертвые» или мусорные строки. Это те строки, у которых xmax младше всех работающих на текущий момент транзакций. Но мы не можем взять и сразу удалить устаревшие версии строк — параллельно могут быть открыты другие транзакции которые могут обратиться к этим данным, поэтому Postgres должен удерживать несколько версий одной и той же строки, на случай если он вдруг понадобятся другим транзакциям. Но транзакции не вечны и когда-нибудь заканчиваются и в какой-то момент времени устаревшие версии строк становятся ненужными, т.к. все транзакции которым бы эти строки могли понадобиться, уже завершились и БД может благополучно удалить устаревшие версии строк.

Тут мы приближаемся к теме вакуума, зачем же нужен вакуум? Вакуум нужен для того, чтобы чистить эти строки, которые уже не нужны ни одной транзакции и которые можно безопасно удалить и место в таблице, в индексе использовать повторно.

Выглядит это вот таким образом на уровне страниц. У нас есть некоторые указатели, по которым запросы определяют в какую область страницу нужно сходить и прочитать эти данные. Эти указатели указывают на сами строки.

Когда операции «delete», «update» работают со страницей, то обновленные/удаленные версии строк становятся устаревшими и их нужно будет потом вычистить из страницы. Их нужно будет потом почистить, потому что как уже было сказано ранее, они в какой-то момент станут не нужны ни одной из транзакции.

Приходит вакуум и освобождает указатели, делает их доступными для повторного использования. Ну и конечно вычищает устаревшие версии из строк.

В итоге в странице появляется новое место, которое можно использовать для дальнейшей записи, для дальнейших вставок, обновлений и т. п.

Таким образом:


  • Вакуум нужен для того, чтобы сохранить общую производительность, чтобы держать таблицы, индексы в «тонусе», чтобы производительность не страдала, чтобы устаревшие версии строк своевременно вычищались.
  • Чтобы область shared buffers использовалась эффективно и место в памяти не занимали страницы с большим количеством мусора.
  • Чтобы не было bloat эффекта, т.н. эффекта распухания — когда в таблице большой объем места просто не используется и мог бы без ущерба высвобожден.

И здесь мы уже подходим к технической стороне вакуума. Как обстоят дела с вакуумом?


  • Во-первых, это фоновая задача.
  • Когда мы запускаем Postgres, запускается фоновая служба автовакуума. Она периодически запускает служебные рабочие процессы автовакуума. Количество этих процессов ограничено. Тут есть возможность регулировать количество воркеров, но при этом может случиться так, что в какой-то конкретный момент времени их будет работать максимальное, но ограниченное количество.
  • Автовакуум запускается с некоторым интервалом. Этот интервал тоже регулируется. Мы можем на него влиять.
  • И один из важных моментов – автовакуум собирает статистику о распределении данных для планировщика. Я уже об этом говорил. Планировщик на основе этой статистики старается генерировать оптимальные планы. При качественном изменении данных, с помощью автовакуума статистика для планировщика будет постоянно обновляться.


  • Автовакуум запускается и ему нужно выбрать какую-то базу для обработки. Известно, что в одном кластере Postgres может быть очень много баз данных. И нельзя просто взять алфавитный список, и потом по нему идти гулять. Ну можно конечно, но у этой реализации будут минусы.
  • Список баз сортируется по отметкам времени и автовакуум выбирает те базы данных, которые не обрабатывались дольше остальных.
  • Либо приоритет отдается тем базам, где есть риск оборачивания счетчика транзакций. Размер счетчика транзакции ограничен 32 битами, т.е его максимальное значение 4294967296. И когда в базе очень много записи, мы можем легко достичь этого числа и переполнить счетчик. В постгресе это считается аварийной ситуацией, не пытайтесь её повторить, в постгресе есть защитные механизмы при которых постгрес просто переходит в аварийный режим и прекращает обработку транзакций (все для того чтобы не повредить ваши драгоценные данные). Для этого есть т.н. to prevent wraparound vacuum, он как раз борется с этой проблемой. Но wraparound vacuum нам сейчас не интересен — о нем чуть позже.
  • И когда база данных выбрана, дальше нужно выбрать те таблицы, которые нуждаются в обработке. Тут тоже нельзя просто взять алфавитный список и начать как-то по нему идти. Выбор таблиц должен быть оптимальным и для выбора таблиц существует формула. Эта формула оперирует количеством мертвых строк в таблице. Как только количество мертвых строк в таблице превышает определенный порог, эта таблица помещается в список на обработку. Когда список на обработку уже построен, рабочий процесс вакуума начинает обработку таблиц.


  • Настройки по умолчанию никуда не годятся. Вообще подход разработчиков к конфигу Postgres такой, что Postgres должен запуститься на любом оборудовании, на самом старом утюге, на самом старом Pentium, чтобы разработчик или пользователь мог начать пользоваться базой и как-то с ней экспериментировать, работать. И всегда эти настройки по-умолчанию приходится пересматривать. Очень часто, когда мы приходим к клиенту и проводим аудит его базы данных и конфигов, то видим, что настройки автовакуума стоят по умолчанию, либо они как-то неадекватно выставлены. А к этому нужно всегда внимательно относиться. Как впрочем и к любой другой конфигурации.
  • Но Postgres не стоит на месте и развивается. От версии к версии в коде постгреса происходят разные улучшения которые затрагивают и автовакуум. Наиболее значительные изменения произошли в версии 9.6. Там много улучшений, поэтому если вы используете версии меньше 9.6 и имеете проблемы с вакуумом, то имеет смысл обновиться до версии 9.6. (На момент редактирования этого текста, можно смело обновляться на Postgres 12)

Вроде с вакуум теперь более-менее понятно. Теперь нужно его настроить адекватно оборудованию.

Во-первых, про вакуум всегда следует помнить, что его принцип обработки таблиц и индексов основан на т.н. оценках — cost-based vacuum. И за эти оценки отвечают несколько параметров.

В общих чертах, вакуум работает так: у него есть счетчик очков. Когда начинается обработка таблиц, он начинает считывать блоки датфайла этой таблицы (или индекса) — отсюда и нагрузка на диски от вакуума. За обработку каждой страницы начисляется определенное количество очков.

Как только счетчик очков дошел до предельного значения, рабочий процесс делает паузу на определенное количество времени. После этой паузы он сбрасывает счетчик в ноль и продолжает обрабатывать таблицу с того места где остановился.

За начисление очков при обработке страницы отвечают несколько параметров. Это vacuum_cost_page_hit, vacuum_cost_page_miss, vacuum_cost_page_dirty, коротко говоря hit, miss, dirty.

Hit – это количество очков, начисляемые за обработку страницы, которые находится в shared buffers, т. е. это самая дешевая обработка. Страница уже в памяти, постгресу не нужно читать её с диска или тем более синхронизировать её изменения на диск.

Miss – это если страницы нет в shared buffers и вроде как нужно прочитать её диска. Уже нужны ресурсы на ее чтение. Здесь уже начисляется больше очков, потому что страницу нужно прочитать с диска. Но может быть и так, что страницы нет в shared buffers, но она может быть в страничном кэше операционной системы (page cache) что в общем-то тоже память. Это тоже затрата ресурсов, но не такая затратная как чтение с диска.

Dirty – это количество очков, которые начисляются за обработку страниц, если страница содержит данные еще не синхронизированные с диском и страницу предварительно нужно списать на диск. Это более дорогая операция и соответственно стоит она дороже.

Таким образом в процессе обработки за каждую страницу начисляются очки. И они начисляются до значения параметра vacuum_cost_limit. Этот параметр как раз определяет предельное значение счетчика очков после которого рабочему процессу нужно остановиться и сделать паузу.

Величина паузы определяется параметром vacuum_cost_delay. Тут уже понятно, что мы с помощью cost limit можно влиять на размер пачки страниц за одну итерацию обработки. А с помощью cost delay можем влиять на интервал паузы.

Таким образом вакуум можно делать либо агрессивным, когда он обрабатывает много страниц и спит очень мало времени, либо делать вакуум ленивым, когда он наоборот обрабатывает мало страниц и подолгу спит. Всегда стоит помнить вот эту особенность вакуума при его настройке. Это очень важно.

Во-вторых, рабочих может быть много. По-умолчанию максимальное количество рабочих процессов, которые могут работать одновременно, всего три штуки.


  • На современных серверах, когда количество процессорных ядер уже превышает за 32 и более, этот параметр следует увеличивать в большую сторону. И, на мой взгляд, оптимальным значением autovacuum_max_workers является примерно 10-15 % от общего количества процессорных ядер.
  • Следующий параметр autovacuum_naptime. Он определяет, как часто нужно запускать рабочие процессы автовакуума. По умолчанию он равен 60 секунд. И это довольно большое значение. Всегда имеет смысл уменьшать его, мы на практике ставим параметр в 1 секунду. Опыт показывает, что это вполне подходящее значение которое не несет больших накладных расходов при уменьшении параметра. Внутри постгреса это небольшая функция, в которой тикает таймер и проверяется – не пора ли запустить вакуум. Т. е. это не ресурсоемкая операция. В общем, всегда имеет смысл уменьшать этот параметр.
  • И другой важный момент – это то, что параметр vacuum_cost_limit, который влияет на размер пачки, он делится всегда между активными воркерами, которые запущены и выполняют обработку. Это тоже следует помнить, vacuum_cost_limit следует делить на всех воркеров.

В-третьих, вакуум должен выполнить оценку таблицы чтобы понять нужно ли ее вакуумить, для этого нужно знать сколько мертвых строк в таблице и сколько вообще в таблице строк. Для оценки используется простая формула, которая определяет порог для обработки на основе мертвых строк. И с помощью количества мертвых строк внутри таблицы она определяет – не пора запустить вакуум по таблице.

Работает формула таким образом. Берется общее количество строк в таблице с момента последнего выполнения вакуума и умножается на переменную autovacuum_vacuum_scale_factor. scale factor является процентным отношением. По-умолчанию значение scale_factor 0.2, т. е. 20 %.

К полученному числу добавляется значение autovacuum_vacuum_threshold. По-умолчанию – 50 строк. И получается тот самый порог, если мертвых строк в таблице больше чем полученное пороговое значение, значит нужно обработать таблицу.

Таким образом, по-умолчанию вакуум запускается только тогда когда мертвых строк в таблице более 20 %. На больших таблицах это будет очень много и можно там просто не дождаться вакуума, поэтому всегда имеет смысл autovacuum_vacuum_threshold уменьшать и делать, например, 1-2-5 %.

Но бывают ситуации, когда регулирование с помощью autovacuum_vacuum_scale_factor не приносит должного эффекта. Часто это проявляется на больших таблицах. Когда внутри таблицы миллионы строк, то даже 1 % — это очень большое количество строк. Тогда имеет смысл поставить autovacuum_vacuum_scale_factor в 0. И использовать только autovacuum_vacuum_threshold, т. е. явно указывать, что запустить вакуум нужно например, после одного миллиона строк. На практике получается примерно так autovacuum_vacuum_scale_factor используем в качестве общих дефолтов, и для индивидуальных настроек таблиц используем autovacuum_vacuum_threshold.

Также настройки автовакуума зависят от того, какое используется оборудование. Года 4-5 назад, когда HDD диски встречались практически повсеместно, настройкам вакуума нужно было уделять очень большое внимание. Потому что убить HDD диски и их производительность очень легко. Запускаем много воркеров, делаем агрессивный вакуум и все, мы получили просадку по производительности. И нужно уже, наоборот, делать вакуум более ленивым, тюнить его.

С SSD дисками ситуация стала лучше. И дефолтные настройки вакуум на SSD дисках всегда приходится пересматривать и делать его агрессивным. Это первая задача, которая возникает при аудите.

Но производительности SSD дисков тоже не всегда хватает. Бывают случаи, когда в сервер ставятся недорогие модели дисков. И на высокой конкурентности, когда много запросов (пишущих, читающих), их производительности не хватает. Поэтому всегда рекомендация – ставить серверные модели дисков, которые рассчитаны на высокую производительность.

А если вы используете NVMe устройства, то проблемы вакуума как таковой вообще нет, потому что это очень производительные устройства. И там вопрос I/O практически никогда не стоит. Там можно делать агрессивный автовакуум, делать много воркеров и вообще не беспокоиться. Единственное, что нужно настроить мониторинг и все-таки следить – нет ли каких-то проблем с автовакуумом в процессе работы базы. Поэтому чем лучше оборудование, тем проблем IO, связанных с вакуумом, становятся меньше.

Здесь пожалуй можно сделать предварительный итог и вывести какое-то общее правило. Мы регулируем vacuum_cost_delay и vacuum_cost_limit. Это интервал сна между обработкой и размером пачки. Т. е. всегда нужно отталкиваться от этого. Вы регулируете размер пачки и регулируете интервал паузы. Смотрите мониторинг. Смотрите – есть ли у вас проблемы или нет. Изменения нужно вносить итеративно и отслеживать как ведет себя БД.

Если есть проблемы, вы продолжаете дальше настройку. Если проблем не наблюдается, вы можете оставить такие настройки, как есть и жить спокойно.

vacuum_cost_delay = 0
vacuum_cost_page_hit = 0
vacuum_cost_page_miss = 5
vacuum_cost_page_dirty = 5
vacuum_cost_limit = 200
--
autovacuum_max_workers = 10
autovacuum_naptime = 1s
autovacuum_vacuum_threshold = 50
autovacuum_analyze_threshold = 50
autovacuum_vacuum_scale_factor = 0.05
autovacuum_analyze_scale_factor = 0.05
autovacuum_vacuum_cost_delay = 5ms
autovacuum_vacuum_cost_limit = -1

Здесь я привожу пример настройки для SSD дисков, которые мы используем на разных клиентах. В принципе, вы можете скачать эти слайды и потом эти настройки применить у себя, и отталкиваться уже от них.

Но здесь важное замечание: это настройки для SSD.

Иногда при настройке бывает необходимость установки индивидуальных параметров вакуума для таблицы или индексов. Это могут какие-то очень большие таблицы или наоборот маленькие таблицы, или кто-то решил «изобрести» очереди у себя в базе и в следствие особенностей работы очередей, на таких таблицах нужно часто запускать вакуум.

В таких случаях как раз хорошо подходят индивидуальные параметры для вакуума, которые задаются через storage parameters. Их можно определять для отдельных табличных пространств tablespaces, для таблиц и даже для индексов. Эта функциональность дает дополнительную гибкость при настройке вакуума, про которую стоит помнить.

Однако бывают ситуации, когда автовакуум вроде бы делает свою работу — чистит таблицы и индексы, но при этом не помогает, размер таблиц остается прежним и чтобы освободить занимаемое пространство приходится прибегать к дополнительным сторонним инструментам, которых нет в штатной поставке Postgres. Это, как правило, утилиты pgcompacttable и pg_repack.

Они позволяют уменьшить bloat таблиц и вернуть занятое место.

У этих двух инструментов разные методы работы, поэтому перед использованием рекомендуется ознакомиться с ними и посмотреть, как они работают. Однако же оба инструмента позволяют достичь одного результата – уменьшение размеров БД, таблиц или индексов (насколько это возможно). Поэтому очень рекомендую иметь эти утилиты в арсенале инструментов администратора.

Также следует затронуть и тему мониторинга и немного рассказать, как мониторить вакуум. Здесь довольно-таки все просто.

В Postgres есть всего два места, где можно смотреть, что происходит с вакуумом.

Первое место это pg_stat_activity. Как мне кажется, данные из этого представления (view) должны быть в любом мониторинге, это представление показывает текущую активность в базе данных, в том числе и активность вакуумов.

В этом представлении мы можем смотреть количество вакуумов, сколько их работает и текущее состояние, не заблокированы ли они, а также длительность их выполнения. Т. е. администратор всегда может через pg_stat_atctivity отследить работу (авто)вакуума.

Вот так выглядит, например, классический график про вакуумы в системе мониторинга. У нас есть информация о количестве выполняющихся рабочих процессов, при этом с разделением по типу обычные вакуумы и prevent wraparound вакуумы. Дополнительно можно указать максимальный лимит (autovacuum_max_workers)– не достигли ли мы потолка по количеству воркеров.

С помощью такого графика можно легко анализировать – нет ли у нас проблем с вакуумами. Если количество рабочих процессов уткнулось в красную линию, значит, у нас есть много работы для вакуума, их запущено в недостаточном количестве или они недостаточно агрессивные и нужно делать донастройку или увеличивать количество воркеров. Также нужно смотреть на длительность их выполнения — вакуумы не должны работать десятками часов и тем более сутками. Всем рекомендую такой график иметь у себя в системе мониторинга.

Второе место, которое следует смотреть, это pg_stat_progress_vacuum представление которое появилось в версии 9.6. Представление показывает детальный прогресс выполнения вакуумов которые происходят здесь и сейчас.

По умолчанию это мягко говоря скучное представление, в которой отображаются сырые данные и на первый взгляд не совсем понятно, что эти цифры означают. Поэтому если использовать pg_stat_activity и некоторую информацию оттуда, плюс взять системные функции, которые показывают размеры таблиц, индексов, то можно неплохо облагородить содержимое pg_stat_progress_vacuum с помощью вот такого запроса.

https://github.com/lesovsky/uber-scripts/blob/master/postgresql/sql/vacuum_activity.sql

Запрос показывает, какой тип вакуума запущен, его длительность выполнения, на какой таблице он работает в данный момент и какой у него прогресс. В данном случае можно наблюдать, что у нас вакуум обрабатывает примерно 50 % таблицы и он еще будет работать примерно столько же. По самым приблизительным оценкам если он проработал 3 часа, то вероятно он будет работать еще 3 часа.

Вывод — с помощью этого представления можно оценивать прогресс выполнения вакуума: как долго он будет работать, как скоро он закончится. Очень полезное представление, рекомендую взять на вооружение.

Ну и в конце несколько важных моментов:


  • Вакуум отключать нельзя. Это очень важный компонент СУБД.
  • Настраивать вакуум не сложно. Вакуум является cost-based, при настройке отталкивайтесь от cost-параметров.
  • И вакуум – это хорошо. Он позволяет держать базу в тонусе, чтобы она не увеличивалась в размерах, поэтому никогда не отключайте вакуум.

Вопросы

Здравствуйте! Спасибо за доклад! Меня зовут Андрей. В 9.6 обещали сильно оптимизировать вакуум именно на данных, которые не меняются. Но на боевом сервере все равно вижу постоянно, что партиции, данные которые не меняются, они постоянно вакуумируются. Можно этот момент как-то прояснить? Может быть, я что-то неправильно настроил?

Все верно. В 9.6 появилась freeze-карта, которая показывает замороженные блоки и позволяет избегать их обработки во время вакуума. Есть также в postgres’овом конфиге опции, которые влияют на срабатывание этого wraparound vacuum. Нужно просто их увеличить, чтобы этот вакуум срабатывал реже. Но, по идее, этот вакуум должен быть легковесным. Он пробегает по таблице, видит, что все блоки находятся в карте заморозки. Он выполняется быстрее и использует минимум ресурсов сервера, чем если бы он использовал их в 9.5 и ниже. Он становится более легковесным, но обработка страниц никуда не девается. Он просто читает заголовки страниц и видит, что строки заморожены и можно в эту таблицу не ходить.

Я правильно понимаю, что если вакуум агрессивный читает страницу и ее нет в buffer cache, он с диска делает read?

Нет, когда autovacuum worker запускается, то там есть buffer-менеджер. Он для автовакуума использует размер буфера 32 килобайта, по-моему. Это кольцевой буфер, через который строки прогоняются и в итоге кэш не вымывается.

Он делает чтение страниц с диска?

Да, конечно, если страницы нет в buffer cache, то если повезет она может быть в page cache, если нет и там, то нужно читать с диска. Страничный кэш при этом вымывается. Данные читаются с диска, появляются в page cache, затем в shared buffers но при этом сам шаредный буфер не вымывается.

Алексей, много полезного и интересного! Единственный момент, мы столкнулись с такой ситуацией. У нас есть хосты, на которых по сотням тысяч таблиц. И time там стоял дефолтный. По 5 или 1 минуты, не помню. У нас все сшибало капитально. Мы вынуждены были в свое время снизить его до раза в сутки, потому что у нас каждые 5 минут ресурсы упирались под 100 % и по CPU, и по storage. При этом диски у нас быстрые.

Здесь вариант – это увеличивать количество воркеров. Много таблиц – много воркеров. Но если вы упираетесь в количество CPU, нужно как-то расширять мощности сервера. И есть такой интересный момент – какая схема энергосбережения процессором используется? Очень часто сервера БД работают на Ubuntu. И у Ubuntu дефолтная настройка для схемы энергосбережения процессора powersave. Т. е., условно говоря, в сервере стоит процессор 3,4 GHz, а на тактовой частоте он работает – 1,2. И это очень плохо. Мы в таких случаях делаем performance схему энергосбережения. И он работает на максимальной частоте. Он, конечно, греет атмосферу, экологи скажу что все плохо, но, по крайней мере, запросы начинают быстрее выполняться. И задачи, связанные с вычислением на процессорах, тоже начинают работать быстрее.

В вашем случае нужно посмотреть схемы энергосбережения и попробовать увеличивать количество воркеров через увеличение ядер. Если диски не справляются, то это тоже увеличение дисков, т. е. нельзя получить какую-то серебряную пулю, чтобы диски не просаживались и вакуум держал все время в тонусе. Либо мы какой-то bloat все-таки допускаем в базе и позволяем, чтобы вакуум работал медленнее и при этом диски не страдали. Либо делаем апгрейд железа и позволяем вакууму работать более агрессивно.

Спасибо за доклад! Предположим, что у нас есть две открытые транзакции. В одной из транзакций мы изменяем данные: удаляем или обновляем. Автоматически спустя какое-то количество autovacuum_vacuum_scale_factor или autovacuum_vacuum_threshold начинает выполняться. Как при этом записи он не может освободить, потому что открыта вторая транзакция, которая снапшот, которая видит еще эти строки. И в итоге получается, что naptime секунд автовакуум портит статистику, если выполняется без analyze. Причем в текущей версии Postgres в каждой статистике добавляется еще количество мертвых строк. Это отражается в pg_class reltuples

Да.

С каждым вакуумом число увеличивается. И это влияет на планы запросов.

Да.

Для того чтобы не добавлялось к этому значению количество dead tuples в community я нашел патч, который сделали разработчики 2ndQuadrant. Протестировал – работает. Но тем не менее каждый вакуум без analyze увеличивает количество reltuples и портит статистику.

Да, портит статистику. Основная идея – это избегать долгих транзакций. Уменьшить их длину жизни. Следить за тем, чтобы они не были в статусе «idle in transactions», чтобы база данных не ожидала, когда придет следующая команда от клиента. Не делать в транзакции какие-то обращения к внешним ресурсам. Вот это основная рекомендация, т. е. уменьшить время жизни транзакции и следить, чтобы они не тупили.

Это понятно, но за баг это не считается?

Да, это такое поведение MVCC и самого вакуума. Если эти строки потенциально могут понадобиться каким-то другим транзакциям, то чистить их нельзя.

Зачем каждый раз увеличивать количество reltuples?

Сложный вопрос. Сходу не отвечу.

(другой спикер) Я могу сказать. Не надо думать, что это вакуум увеличивает. Увеличивает ваша транзакция: update, insert и т. д. Вакуум это всего лишь приведение статистики в порядок: то, что реально есть в таблице. Он не увеличивает количество tuples. Он может только уменьшить.

Да, т. е. за счет открытой транзакции появляются новые записи, которые вставляются другими транзакциями. И изменения незаконченной транзакции добавляются к этой статистике. И reltuples обновляется вакуумом. Когда вакуум закончился по таблице, он посчитал количество строк, с учетом всех транзакций висящих, и это значение зафиксировал, записал. Т. е. он не может какую-то аналитику там сделать – понадобятся или не понадобятся. Он просто в тупую их фиксирует.

Вы упоминали о том, что вакуум напрямую связан с планировщиком. А через какие механизмы автовакуум взаимодействует или оказывает какое-либо влияние на планировщика запросов?

В postgres’овом коде есть отдельные функции, которые собирают статистику о распределении данных внутри таблиц. Это отдельная подсистема автовакуума. Он читает sample данных ограниченного размера из таблицы. И на основе ее строит распределение по данным. И эту информацию он сохраняет в системном каталоге pg_statistic или в системном представлении pg_stats. И когда планировщик строит планы запросов, он читает информацию из этого каталога. И на ее основе строит планы. И дальше уже выбирает оптимальный.

Для чего нужен вакуум в двигателе

Устройство и особенности работы вакуумного усилителя тормозов (видео)

Если вы спросите у человека преклонного возраста, когда-либо водившего советский автомобиль, каково было тормозить на большой скорости, то он однозначно ответит: было тяжело. Приходилось вдавливать педаль тормоза в пол, зачастую даже вставать, перенося весь вес на одну ногу. Изобретение и быстрое внедрение усилителей тормозов позволило решить эту проблему. А в чем же проблема, спросите вы? В том, что торможение, сильно зависящее от физического состояние водителя, далеко не всегда может быть эффективным. Да и автомобиль со столь несовершенным тормозом по очкам комфортности езды уж точно будет проигрывать своему нынешнему собрату. Давайте разберемся с устройством наиболее распространенного усилителя тормоза и рассмотрим, какие у него бывают неисправности.

Коротко о сути

Тормозная система современных автомобилей по большей части является гидравлической. Об особенностях ее работы рассказывалось в отдельном материале Авто.про. Так называемому усилителю тормоза там практически не было уделено внимания, а значит, его особенности мы рассмотрим здесь.

Наиболее распространенными усилителями тормоза являются вакуумные. Суть работы любого тормозного усилителя в том, чтобы, как несложно догадаться из названия устройства, повысить усилие, которое человек прикладывает к педали тормоза. Сам вакуумный усилитель состоит их пары камер: вакуумной (т.н. камеры низкого давления ) и атмосферной , разделенных мембраной. Первая находится рядом с тормозным цилиндром. Атмосферная камера получила свое название неспроста: в одном режиме работы усилителя следящий клапан соединяет камеру с окружающей средой, а в другом – с вакуумной камерой.

Теперь разберемся, в чем же суть работы вакуумного усилителя. Если автомобиль движется с постоянной скоростью, давление в данных камерах ниже атмосферного. Разрежение создается или вакуумным насосом, или двигателем. В современных автомобилях все чаще устанавливают именно вакуумные насосы, тем временем как в дизельных авто они используются уже давно. При нажатии на педаль тормоза клапан усилителя открывается, пропуская воздух в атмосферную камеру. Быстро создается огромное давление, которое вместе с силой воздействия на педаль и работой поршня главного тормозного цилиндра позволяет значительно повысить тормозное усилие . Вакуумный усилитель по своей сути является довольно простым устройством, так как всего лишь использует две камеры с несмешивающимися средами. Кстати, мембрана, разделяющая камеры, оборудована т.н. пятаком , воздействующим на шток поршня главного тормозного цилиндра, и возвратной пружиной, которая возвращает мембрану в исходное положение после уравнивания давлений в обеих камерах.

Признаки неисправности вакуумного усилителя

Сразу стоит отметить, что выход усилителя из строя может быть вызван не только повреждением, скажем, мембраны, но также и смежных с устройством узлов. По этой причине при снижении эффективности тормозной системы нужно поочередно проверять каждый из ее компонентов. В случае выхода вакуумного усилителя из строя может наблюдаться что-то из следующего:

  • Двигатель начал троить;
  • Серьезно снизилась эффективность тормозной системы;
  • Педаль тормоза очень туго продавливается.

Если мотор троит, стоит проверить вакуумный шланг – при его повреждении во впускной коллектор может поступать излишний воздух. Так, например, мотор может перестать троить при акцентированном нажатии на педаль тормоза. В современных авто, использующих вакуумные насосы , проблем с двигателем при выходе усилителя наблюдаться не будет. Это справедливо и для автомобилей с дизельными агрегатами.

Для проверки работоспособности вакуумного усилителя нужно сделать следующее:

  • Запустить мотор и дать ему проработать порядка трех минут. Заглушить и тотчас выжать педаль тормоза. При исправном усилителе педаль можно будет выжать по максимуму без серьезных усилий. Отпустив и выжав снова, вы отметите уменьшение хода педали – это нормально. А вот если педаль удается выжать до упора свыше трех раз, усилитель неисправен;
  • Выжав педаль при выключенном силовом агрегате, завести авто и пронаблюдать за педалью – она должна немного опуститься. Если педаль осталась неподвижна, усилитель неисправен;
  • Запустить агрегат и снова выжать педаль. Не отпуская, заглушить двигатель и держать педаль в таком положении полминуты. Если она поднимается – усилитель неисправен (корпус разгерметизирован).

Здесь важно отметить, что усилитель не является «одноразовым» комплектующим авто. Лишь в случае разгерметизации корпуса придется или покупать новый усилитель, или обратиться в специализированный автосервис – возможно, там смогут заменить только корпус. В остальном, и усилитель, и смежные с ним узлы ремонтопригодны или их замена не будет стоить больших денег.

Поиск нового усилителя

Подобрать новый усилитель не очень сложно. Можно начать с обычного магазина или же обратиться к интернет-магазинам, которые в своем большинстве имеют собственные базы кросс-кодов , упрощающих поиск оригиналов и пригодных для установки аналог. Чтобы найти нужное устройство придется руководствоваться чем-то из следующего:

  • VIN-кодом;
  • Кодом оригинального усилителя или его аналога;
  • Данными автомобиля: год выпуска, модель, номер двигателя.

Проще всего руководствоваться VIN-кодом или кодом оригинала. Впрочем, функционал современных интернет-магазинов позволяет быстро находить нужные запчасти только по данным автомобиля, узнавая коды этих запчастей уже после. Поиск обычно занимает всего несколько минут, так что большую часть времени у покупателя займет сравнение цен в разных магазинах. Мы категорически не советуем руководствоваться одной только ценой, поскольку самые дешевые аналоги в действительно могут оказаться подделкой . Если цена на усилитель в приглянувшемся вам магазине намного ниже среднерыночной, стоит насторожиться.

Экскурс по производителям

Если вы решили взять запчасть-аналог, нужно разбираться в фирмах, занимающих свою нишу на вторичном рынке автомобильных комплектующих. Если вкратце, то одни фирмы являются производителями, реализующими товар собственного производства под именами собственных брендов (зачастую она копирует имя фирмы), а другие фирмы лишь предлагает продукцию первых. Конечно, первые отличаются друг от друга по ценовой политике и качеству выпускаемых продуктов, но вот вторые могут оказаться совершенно непредсказуемыми – товары из одной партии могут существенно отличаться от товаров из другой. По этой причине мы советуем автолюбителям покупать вакуумные усилители проверенных немецких производителей: Bosch , ATE , TRW . Это признанные эксперты по тормозным системам, поставляющие свою продукцию на конвейеры практически всех европейских автомобильных концернов. По сути, аналог немецкого производства будет тем же оригиналом, просто под именем фирмы-производителя.

Средние по качеству, но зато привлекательные в ценовом плане усилители можно найти в каталогах JP Group . Тайваньские усилители Vika хоть и могут привлечь автолюбителя низкой ценой, вряд ли порадуют качеством – их производитель специализируются на максимально дешевых репликах деталей для автомобилей концерна VAG. Как показывает практика, наиболее дешевые из запчастей на рынке оказываются наименее качественными, и, как следствие, чаще выходят из строя и имеют ощутимо меньшений эксплуатационный ресурс. Их стоит покупать лишь тогда, когда вы не имеете большой бюджет на приобретение комплектующих, но выйти на дорогу все-таки надо как можно скорее.

Вывод

Вакуумный усилитель тормозов – относительно простое и весьма надежное устройство, которое сделало автомобиль намного более щадящим по отношению к водителю. Благодаря усилителю не приходится прикладывать к педали тормоза значительные усилия, как это было в старых авто. Вместе с тем, выход данного устройства из строя может неприятно удивить и даже шокировать водителя, которому будет сложно управиться с педалью тормоза. Так как поломка редко бывает внезапной, систему можно будет проверить на обочине или в гараже, а уже потом задумываться о ремонте или покупке запчасти. А вот игнорировать неисправность вакуумного усилителя тормозов категорически не рекомендуется.

С полной версией статьи можете ознакомиться здесь .

Источник

Как работают пылесосы?

Пылесосы — одни из самых удобных бытовых приборов, используемых сегодня. Его простой, но эффективный дизайн избавил от необходимости вручную очищать пыль и другие мелкие частицы с поверхностей и превратил уборку дома в более эффективную и довольно быструю работу. Не используя ничего, кроме всасывания, пылесос собирает грязь и отправляет ее на утилизацию.

Так как же работают эти бытовые герои?

Отрицательное давление

Самый простой способ объяснить, как пылесос может всасывать мусор, — это представить его как соломинку.Когда вы делаете глоток напитка через соломинку, в результате всасывания создается отрицательное давление воздуха внутри соломинки: давление ниже, чем в окружающей атмосфере. Точно так же, как в космических фильмах, где брешь в корпусе космического корабля засасывает людей в космос, пылесос создает внутри отрицательное давление, которое вызывает поток воздуха в него.

Электродвигатель

В пылесосах

используется электродвигатель, который вращает вентилятор, всасывает воздух и любые мелкие частицы, попавшие в него, и выталкивает их с другой стороны в мешок или канистру для создания отрицательного давления.Тогда вы можете подумать, что через несколько секунд он перестанет работать, поскольку вы можете нагнетать только такое количество воздуха в ограниченное пространство. Чтобы решить эту проблему, у вакуума есть выпускное отверстие, через которое воздух выходит с другой стороны, позволяя двигателю продолжать нормально работать.

Фильтр

Однако воздух не просто проходит и выбрасывается с другой стороны. Это было бы очень вредно для людей, использующих пылесос. Почему? Ну, помимо грязи и сажи, которые собирает пылесос, он также собирает очень мелкие частицы, которые почти невидимы для глаза.Если их вдохнуть в достаточно больших количествах, они могут вызвать повреждение легких. Поскольку не все эти частицы улавливаются мешком или контейнером, пылесос пропускает воздух по крайней мере через один фильтр тонкой очистки и часто фильтр HEPA (высокоэффективный улавливатель твердых частиц), чтобы удалить почти всю пыль. Только теперь воздух снова безопасен.

Вложения

Мощность пылесоса определяется не только мощностью мотора, но и размером впускного отверстия — той части, которая всасывает грязь.Чем меньше размер впускного отверстия, тем больше создается мощность всасывания, поскольку сжатие того же количества воздуха через более узкий проход означает, что воздух должен двигаться быстрее. Это причина того, что насадки для пылесосов с узкими и маленькими входными портами кажутся гораздо более мощными, чем более крупные.

Существует много разных типов пылесосов, но все они работают по одному и тому же принципу: создают отрицательное давление с помощью вентилятора, улавливают всасываемую грязь, очищают отработанный воздух и затем выпускают его.Без них мир был бы намного грязнее.

Ссылки по теме: Бытовые чистящие средства могут вызвать у детей лишний вес

Читайте научные факты, а не беллетристику …

Никогда еще не было более важного времени, чтобы объяснять факты, ценить знания, основанные на фактах, и демонстрировать последние научные, технологические и инженерные достижения. «Космос» издается Королевским институтом Австралии, благотворительной организацией, призванной связывать людей с миром науки.Финансовые взносы, какими бы большими они ни были, помогают нам предоставлять доступ к достоверной научной информации в то время, когда она больше всего нужна миру. Пожалуйста, поддержите нас, сделав пожертвование или купив подписку сегодня.

Вакуум | Encyclopedia.com

Строго научное определение вакуума — это любое пространство, из которого удалена вся материя. Невозможно создать идеальный вакуум в лаборатории на Земле, потому что не каждый атом можно удалить. Даже так называемый космический вакуум не является истинным (идеальным) вакуумом, потому что даже он содержит крошечные количества газа, распределенного по огромным объемам пространства.Однако в повседневной терминологии вакуум описывается как любой объем пространства, в котором давление ниже стандартного давления на уровне моря, то есть атмосферное давление 29,92 дюйма [760 миллиметров]) ртутного столба (или одна атмосфера [1 атм] ).

Таким образом, вакуум — это термин, описывающий условия, при которых давление ниже атмосферного. В данном случае герметичный контейнер называется под вакуумом ; тогда как находится под давлением , когда давление выше атмосферного.В вакууме возникает необходимость микроскопического определения давления. Это означает, что давление или сила на единицу площади определяется количеством столкновений между присутствующими атомами или молекулами и стенками контейнера.

Первые эксперименты с вакуумом относятся к 1644 году, когда итальянский физик Евангелиста Торричелли (1608–1647) работал с столбиками ртути, что привело к созданию первого барометра (устройства для измерения давления). Знаменитый эксперимент немецкого ученого и изобретателя Отто фон Герике (1602–1686) в 1654 году продемонстрировал поразительную силу вакуума, когда он откачал объем, образованный парой соединенных полушарий, и прикрепил каждый конец к упряжке лошадей, которые не могли тянуть полушария врозь.

Для создания вакуума нужен какой-то насос. Простые механические насосы создают перепад давления или всасывающую силу, которой может хватить, например, для перекачивания воды. Наиболее распространенное использование перепада давления, пылесос, представляет собой просто камеру и шланг, которые непрерывно откачиваются вентилятором (но создаваемый перепад давления далек от вакуума). Сложные вакуумные насосы должны быть герметичными, чтобы воздух не просачивался обратно в перекачиваемый объем слишком быстро.Эти насосы становятся более сложными, так как требуется лучший вакуум. Насосы обычно можно разделить на две категории: динамические насосы, использующие механическое или турбомолекулярное действие, и статические насосы, использующие электрическую ионизацию или низкотемпературную (криогенную) конденсацию.

Вакуум важен для исследований и промышленности, особенно для производства. Многие промышленные процессы требуют, чтобы вакуум был либо эффективным, либо вообще возможным. Вакуум можно использовать для предотвращения химических реакций, таких как свертывание в плазме крови или удаление воды в процессе сублимационной сушки.Вакуум также необходим для предотвращения столкновений частиц с фоновым газом, например, в телевизионной кинескопе. При изготовлении интегрированной электроники очень важно избегать загрязнений в микроскопическом масштабе. Такие условия могут быть достигнуты только при отличном вакууме.

См. Также Атмосферное давление; Вакуумная труба.

Как это работает — Samsung Global Newsroom

Можете ли вы представить себе чистку ковров без пылесоса? На протяжении веков людям приходилось вручную подметать и подметать коврики — это трудоемкий и трудоемкий процесс.Когда в начале 1900-х появились первые пылесосы, большие машины были не намного лучше. Некоторые весили целых 100 фунтов!

Без сомнения, была большая потребность в мощных, но маневренных чистящих устройствах.

Примерно 30 лет спустя эта потребность была наконец удовлетворена, когда современные пылесосы произвели революцию в процессе очистки. С тех пор технология продолжала развиваться и развиваться — пылесосы не только стали меньше, мощнее и автоматизированы, но и стали более разнообразными, чтобы лучше удовлетворять уникальные потребности людей в уборке.

Сегодня существует четыре основных типа пылесосов: канистра, вертикальный пылесос, ручной пылесос и робот. У четырех разновидностей есть отличительные плюсы и минусы, но каждая выполняет одну и ту же функцию с помощью одного и того же основного процесса.

На самом базовом уровне вакуум работает, вкладывая энергию, труд и время. На выходе получается гигиеничное и чистое пространство или поверхность. Но, конечно же, в этом основном уравнении есть нечто большее, чем кажется на первый взгляд.

Так что же именно внутри вашего пылесоса, что заставляет его работать?

  • Всасывающий двигатель. Первый компонент — одна из самых важных частей. Всасывающий двигатель создает вакуумное давление и всасывание за счет вращения вентилятора двигателя. Рабочее колесо вращается с невероятно высокой скоростью от 30 000 до 35 000 об / мин. Мощность всасывающего двигателя измеряется путем умножения скорости воздушного потока на давление вакуума, которое вызывает поток воздуха от щетки через шланг.
  • Кисть. На большинстве современных пылесосов щетка фактически представляет собой одну из множества различных насадок, каждая из которых специально предназначена для очистки определенного места, поверхности, комнаты или вида мусора. Чистка пылесосом с помощью подходящего инструмента может сэкономить значительное количество времени и усилий.

  • Пылесборник. Существует два типа пылесборников: в одном используются мешки, в другом мешки не требуются. Пылесос с мешком для пыли обычно легкий, но пользователь должен покупать и заменять мешки через определенные промежутки времени.Так называемые «безмешковые» коллекторы можно разделить на одноциклонные и многоциклонные. Одиночный циклонный коллектор немного тяжелее пылесоса с мешком для пыли, но он дольше поддерживает мощность всасывания без замены мешка. С другой стороны, мультициклонный тип тяжелее и имеет более сложную внутреннюю структуру, но сохраняет свою мощность всасывания дольше, чем одиночный циклон.

  • Выпускной фильтр. Система вакуумной фильтрации состоит из трех отдельных ступеней.На первом этапе крупные частицы пыли размером более 10 микрон отделяются либо с помощью вакуумного мешка, либо безмешкового циклона. На втором этапе пыль размером от 0,3 до 1 мкм отфильтровывается микрофильтром. И, наконец, мелкая пыль или угольный порошок улавливаются выхлопным фильтром, позволяя чистому воздуху выходить из вакуума. Когда фильтр работает должным образом, пылесос будет выпускать исключительно чистый воздух без выброса пыли.

Так как же все это работает вместе?

Когда четыре части соединены, процесс прост.Пыль и грязь всасываются щеткой или другим подходящим соплом через трубу / шланг в пылесборник. Этот процесс приводится в действие всасывающим двигателем, и весь воздух фильтруется через выпускной фильтр, чтобы удерживать мусор в вакууме, при этом удаляя только чистый воздух.

В Samsung последние 32 года мы потратили на поиск способов улучшить этот процесс для наших клиентов. С момента выпуска нашего самого первого пылесоса, Samsung Canister, мы постоянно вводим новшества, чтобы сделать пылесосы высочайшего качества, которые являются более быстрыми, мощными и удобными.

Зачем создавать вакуум? | Нормандальский общественный колледж

Фила Дэниэлсона

Создание вакуума стало довольно обычным и часто рутинным занятием, но его обычность не опровергает затрат и трудностей, связанных с этим. Люди постоянно борются с вакуумной техникой по очень уважительной причине. Пылесосы в некоторой степени являются обязательной частью выполнения процессов и / или являются неотъемлемой частью продукта.

Каждого специалиста по вакууму в какой-то момент спросили, почему им нужно пройти через все эти испытания, муки и проблемы до такой степени, что они рискуют потерять свой последний шарик.«Я должен делать это, делать то, что я делаю», — может быть временно приемлемым ответом, но есть очень реальные и простые ответы. По сути, для того, чтобы что-то сделать, необходимо удалить определенное количество молекул из емкости (камеры). Если тогда вы немного разберетесь в теме; вопрос не такой уж и сложный.

Если мы примем во внимание, что создание вакуума — это не что иное, как удаление молекул газа из контейнера до тех пор, пока количество молекул в объеме не станет меньше, чем количество молекул в том же объеме вне контейнера, мы можем приступить к разработке ряда причин для делать это.

Эту пониженную молекулярную популяцию можно рассматривать как давление, количество молекул, расстояние между молекулами, количество столкновений молекул или количество столкновений молекул с поверхностью. Хотя все эти представления физически взаимосвязаны и взаимозависимы, любая из этих возможных причин может быть включена в описание процесса с соответствующими требованиями и обоснованиями.

И физические, и химические эффекты действуют по отдельности или в комбинации.

Физические эффекты

Физические эффекты вступают в игру, когда физические свойства газа или газов будут либо главной проблемой процесса, либо будут способствовать или замедлять процесс.

Перепад давления

Если молекулы газа удаляются из трубы или сосуда, между молекулами и поверхностью будет меньше ударов, чем снаружи сосуда, где он подвергается воздействию атмосферы. Чем меньше молекул, тем меньше будет столкновений и тем ниже будет общая сила.

Как и многие другие физические эффекты, это также можно использовать для измерения давления, используя перепад давления для приложения силы, пропорциональной давлению. Это легко демонстрируется манометром с U-образной трубкой, в котором столб жидкости уравновешивается атмосферным давлением, реагируя на перепад давления, что приводит к измеряемой высоте столба жидкости, как показано на рисунке 1.

С практической точки зрения, этот перепад давления, возникающий в результате удаления молекул для уменьшения количества молекул, сталкивающихся с поверхностью, может использоваться для создания силы как в динамическом, так и в статическом режимах.

Динамические приложения часто используются для перемещения твердого или жидкого материала по трубе или воздуховоду, где более высокое атмосферное давление подталкивает материал к более низкому давлению в попытке уравновесить давление с обеих сторон. Примеров, где требуется движущая сила, таких как пневмотранспортная трубка, вакуумная фильтрация или даже первое метро, ​​предостаточно. В статическом смысле перепад давления часто используется для обеспечения фиксации на месте, например, вакуумные зажимы или прижимы.На рис. 2 показан перепад давления в фунтах на квадратный дюйм, изменяющийся в зависимости от давления.

Теплообмен

Теплообмен при атмосферном давлении в основном осуществляется либо прямым переносом во время столкновений молекул газа с молекулами, либо конвекцией молекулярного движения. Если два объекта с разными температурами поместить в камеру при атмосферном давлении, Тепло начнет течь от более горячего к более холодному через молекулы газа; но если давление снижается за счет удаления некоторых молекул газа, расстояние между молекулами станет больше, а количество столкновений молекул станет меньше, что приведет к уменьшению теплового потока.

Понижение теплопроводности теплоносителя (молекул газа) будет означать, что более горячий объект будет стремиться сохранять свое тепло. Если давление постоянно снижается, тепловой поток также будет постоянно уменьшаться. Таким образом, вакуум между горячими и холодными объектами станет теплоизолятором, степень изоляции которого будет определяться степенью вакуума (недостатком молекул) между ними. Этот изолирующий эффект вакуума имеет ряд практических применений.

Возможно, наиболее известной является почтенная фляжка Дьюара или термос, показанная на рис. 3, которая обычно используется для поддержания тепла или холода. Это легко приводит к другим применениям, таким как транспортные линии для сжиженных газов, которые окружены кольцевой трубой с вакуумом между трубками, чтобы предотвратить попадание тепла в жидкость и ее испарение.

Как и в случае механического воздействия перепада давления, теплопроводность может использоваться в качестве метода измерения давления, когда провод нагревается путем приложения постоянной мощности, а тепловые потери провода указываются его температурой, которая измеряется напрямую (датчик термопары ) или по сопротивлению (датчик Пирани).

Те же эффекты, что и при теплопроводности, также могут быть применены к звуковой или электрической изоляции с некоторыми специфическими сложными отличиями.

Испарение

Практически любой материал испарится, если он достаточно горячий, но вакуумные процессы, как правило, в основном связаны с испарением жидкостей. Жидкость, которая имеет какую-либо летучесть при комнатной температуре, рано или поздно испарится при атмосферном давлении. С практической точки зрения обычно лучше раньше, чем позже, поэтому важны средства увеличения скорости испарения.

Поскольку испарение — это действительно молекулы жидкости, покидающие поверхность и не возвращающиеся в виде жидкости, увеличение скорости испарения будет означать увеличение количества молекул, покидающих поверхность за заданное время.

При атмосферном давлении скорость потери будет относительно низкой из-за большого количества молекул непосредственно над поверхностью. Это означает, что испаряющаяся молекула, вероятно, немедленно столкнется с молекулой газа, потеряет свою энергию и вернется в жидкое состояние.Однако, если жидкость находится внутри камеры, из которой откачано до некоторой степени, над поверхностью будет меньше молекул. Это означает, что у испаряющейся молекулы будет меньше шансов столкнуться с молекулой газа, потому что будет меньше молекул, чтобы ударить, больше пространства между молекулами и меньше молекул, ударяющихся о поверхность жидкости.

Практическим примером может служить разница в температуре кипения воды между долиной и вершиной горы. Когда жидкость закипает, она достигает критической точки, когда тепло, добавляемое к жидкости, мгновенно превращается в испарение, поэтому температура жидкости не изменяется.По мере увеличения высоты давление уменьшается, поэтому количество молекул, препятствующих испарению, уменьшается, и испаряющимся молекулам требуется меньше энергии для преодоления потерь от столкновений с молекулами окружающего газа. На рисунке 4 показана разница в температуре кипения воды на разных высотах.

Практический вакуумный процесс — это вакуумная перегонка, при которой необходимо разделить две жидкости с разным давлением пара. Течение пленки жидкой смеси в откачанный контейнер при фиксированной температуре заставит или позволит наиболее летучей жидкости испаряться при низкой температуре, потому что меньше молекул будет доступно для предотвращения испарения, чем при атмосферном давлении.

Следовательно, быстрая перегонка для практического процесса. Следует понимать, что контейнер необходимо будет динамически перекачивать, чтобы поддерживать пониженное давление, иначе вылетающие молекулы вскоре вызовут повышение давления и затем снизят скорость испарения жидкости. Примером такого процесса может быть перегонка масла для механического насоса, когда необходимо удалить летучие компоненты с высоким давлением пара, прежде чем его можно будет использовать в вакуумном насосе.

Химические эффекты

Химические эффекты проявляются в большинстве случаев, когда химическая реакционная способность и свойства газов либо помогают, либо замедляют процесс.Часто это касается не только конкретных газов, о которых идет речь, но и их соответствующих концентраций.

Удаление реактивных газов

Любой контейнер, камера или водопровод в какой-то момент своей истории подвергался воздействию атмосферного воздуха. Перед тем, как какой-либо из них будет использоваться для содержания или транспортировки чистых технологических газов, их необходимо откачать, чтобы минимизировать вредное воздействие газов внутри, прежде чем чистый газ будет введен. Если бы это не было сделано, это было бы похоже на выливание очищенного химического раствора в грязный стакан.Требуемая степень чистоты газа будет определять необходимый абсолютный вакуум, поскольку все остаточные газы будут рассматриваться как загрязнители.

Например, давление кислорода 10 -3 торр привело бы к уровню загрязнения 1 PPM, если бы контейнер был снова заполнен чистым газом до атмосферного давления. Эта простая концепция давления остаточного газа может вводить в заблуждение, поскольку внутренние поверхности будут покрыты десорбирующими молекулами воды, что приведет к уровню загрязнения до 10 частей на миллион, как только поверхность уравновесится с чистым газом.Следовательно, общее количество молекул в контейнере будет главной проблемой при таком типе эффекта.

Практическое применение, иллюстрирующее этот эффект, — это почтенная лампа накаливания, из которой откачивают воздух перед засыпкой инертным газом. Любой водяной пар или кислород, оставшиеся в корпусе колбы до засыпки, становятся химически активными загрязнителями, которые вступают в реакцию с горячей вольфрамовой нитью во время работы и вызывают преждевременное выгорание.

Защита

Поскольку многие материалы подвергаются химическим реакциям с воздухом, возникает необходимость удаления молекул вблизи обрабатываемой поверхности.Единственный разумный способ сделать это — поместить материал в камеру и использовать атмосферу или ее отсутствие для защиты материала от химической реакции. В этом случае количество молекул химически активного газа, ударяющихся о поверхность, будет иметь первостепенное значение.

В некоторых процессах вакуумирование камеры может производиться с использованием тех же соображений, которые обсуждались выше, в том смысле, что после вакуумирования камера будет снова заполнена инертным газом, чтобы удалить столько молекул химически активного газа, сколько требует процесс.В других случаях весь процесс будет происходить в вакууме, чтобы защитить материал от химической реакции.

Металлургические процессы являются яркими примерами, когда печь может быть откачана и затем заполнена инертным газом или водородом (восстановительная атмосфера), или весь термический процесс может быть проведен в то время как камера находилась в условиях динамической откачки. Фактически, такие процессы, как вакуумная пайка, часто представляют собой комбинацию, в которой печь после первоначального вакуумирования предварительно нагревается при заполнении давлением водорода, и непосредственно перед достижением температуры пайки камера вакуумируется, а затем создается всплеск температуры. до температуры текучести припоя.

Комбинированное физико-химическое воздействие

Тонкопленочные процессы являются яркими примерами тех процессов, которые требуют сочетания физических и химических воздействий. Рассмотрим простой пример нитевидного испарения алюминия на подложку, показанный на рис. 5. Скрученная вольфрамовая нить накаливания нагревается непосредственно сильным током до тех пор, пока алюминиевая скоба не расплавится и не смочит нить. Если молекулярная концентрация химически активных газов слишком высока, нить окисляется и сгорает.Кроме того, горячий алюминий окисляется. В этом случае первостепенное значение имеет количество ударов молекул активного газа о поверхность. Хотя нагрев можно проводить в атмосфере инертного газа, это только часть полного набора требований к параметрам процесса.

Поскольку идея заключается в испарении молекул алюминия на подложку, испаренный алюминий должен иметь возможность достигать подложки.

Если бы количество молекул между испаряющимся алюминием и подложкой было слишком большим, столкновения молекул алюминия с газом были бы настолько высокими, что алюминий, вероятно, не смог бы достичь подложки из-за потерь энергии из-за столкновений.Кроме того, немного более низкая концентрация молекул газа может легко вызвать такой разброс в концентрации испаряющегося алюминия, что пленка на подложке не будет иметь приемлемой однородности.

Выводы

Таким образом, очевидно, что все вакуумные процессы предъявляют особые требования к количеству остаточных молекул и, конечно, идентичности этих молекул с точки зрения химической активности. Понимание причин этих молекулярных эффектов с точки зрения их давления, количества молекул, расстояния между молекулами, количества столкновений молекул или количества столкновений молекул с поверхностью может привести к лучшему пониманию рассматриваемого процесса.Дальнейшее обдумывание эффектов может затем привести к лучшему процессу, поскольку улучшения рассматриваются с учетом этих же эффектов.

Кроме того, рассмотрение молекул может открыть лучшие способы передать это понимание процесса.

Версия появилась в Vacuum & Thinfilm , июля 1999 года.

Что это такое и как его измерить?

Термин «вакуум» часто понимают неправильно. Следовательно, его часто неправильно применяют при обсуждении измерений давления и выборе датчиков давления.Давление — это приложение силы к объекту. Однако давление можно измерить разными способами в зависимости от области применения.

Давление вакуума

По определению, вакуум — это пространство, которое частично (в максимально возможной степени) исчерпывается искусственными средствами (такими как воздушный насос). Это определение относится к высокому или жесткому вакууму. На рисунке 1 показано соотношение абсолютного и манометрического давления с 0 PSIA, равным высокому или жесткому вакууму.

Рисунок 1:

Манометрическое давление

Манометрическое давление — это давление, измеренное относительно атмосферного давления окружающей среды (приблизительно 14.7 PSIA). Он обозначается как фунты на квадратный дюйм (манометр) или PSIG. Электрический выход датчика манометрического давления составляет 0 В постоянного тока при 0 фунтах на квадратный дюйм (14,7 фунта на кв.

Абсолютное давление

Абсолютное давление измеряется относительно высокого вакуума (0 PSIA). Он обозначается как фунты на квадратный дюйм (абсолютный) или PSIA. Электрический выход датчика абсолютного давления составляет 0 В постоянного тока при 0 фунтах на квадратный дюйм и на выходе полной шкалы (обычно 5 В постоянного тока) при полномасштабном давлении (в фунтах на квадратный дюйм).

Вакуум может относиться к любому давлению от 0 до 14,7 фунтов на квадратный дюйм и, следовательно, требует дальнейшего определения. Для приложений, связанных с измерением давления вакуума во всем этом диапазоне, часто используются два разных подхода.

Рисунок 2:

Давление вакуума измеряется относительно атмосферного давления окружающей среды. Его называют фунтами на квадратный дюйм (вакуум) или PSIV. Электрический выход датчика вакуумного давления составляет 0 В постоянного тока при 0 PSIV (14.7 PSIA) и полномасштабный выход (обычно 5 В постоянного тока) при полном вакууме 14,7 (0 PSIA).

Преобразователь давления вакуума дает увеличенное выходное положительное напряжение, пропорциональное уменьшению давления (увеличению вакуума). Датчик абсолютного давления дает увеличенное выходное положительное напряжение, пропорциональное увеличению давления (уменьшению вакуума).

Пример

Преобразователь вакуума
Диапазон: от 0 до 14,7 PSIV
Выход: от 0 до 5 В постоянного тока

Абсолютный преобразователь
Диапазон: от 0 до 14.7 PSIA
Выход: от 0 до 5 В постоянного тока

Дифференциальное давление

Вакуум также часто называют отрицательным давлением (или мягким вакуумом). Это происходит, когда приложение требует мониторинга как снижения давления ниже атмосферного, так и повышения давления выше атмосферного двунаправленного перепада давления.

Рисунок 3:

Здесь дифференциальное давление — это давление, измеренное относительно эталонного давления.Он называется фунтами на квадратный дюйм (дифференциал) или PSID. Если эталонное давление составляет одну атмосферу, диапазон перепада давления равен диапазону манометрического давления. Электрический выходной сигнал двунаправленного датчика перепада давления обычно составляет 0 В постоянного тока при одной атмосфере с увеличенным выходным положительным напряжением, пропорциональным увеличению положительного давления, и увеличенным выходным отрицательным напряжением, пропорциональным увеличению отрицательного давления.

Пример

Двунаправленный датчик перепада давления
Диапазон: от 0 до ± 5 PSID
Выход: от 0 до ± 2.4 В постоянного тока

Двунаправленные преобразователи дифференциального давления используются для измерений мягкого или низкого вакуума (обычно более 5 фунтов на квадратный дюйм), в то время как преобразователи низкого абсолютного давления используются для измерений жесткого или высокого вакуума (обычно менее 5 фунтов на квадратный дюйм).

На рис. 4 показаны мягкие и жесткие пылесосы.

Рисунок 4:

Датчики вакуума Setra

Преобразователи давления вакуума

Setra созданы с использованием технологии емкостного измерения и используются в самых разных областях.Точные, надежные и стабильные модели Setra 206, 209 и 210 успешно интегрированы в приложения от литья под давлением до производства полупроводников. AXD является последним дополнением к этому семейству продуктов и предназначен как надежное решение для самых требовательных приложений.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим КАТАЛОГОМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ

Что такое давление полного вакуума? — Ducting.com

Давление полного вакуума (и, действительно, все давления вакуума) более или менее относится к отсутствию чего-либо; что-либо, в данном случае, являющееся любым типом материи или вещества (включая молекулы кислорода и других газов).Воздуховоды стремятся достичь этого уровня полного вакуума, потому что, когда возникает вакуум, воздух немедленно устремляется в пустое пространство, обеспечивая движение. По сути, так работают воздуховоды и воздуховоды в целом. Однако, согласно сайту www.framl.nl, «на практике достичь полной пустоты невозможно. Даже космическое пространство не лишено материи ». Итак, если полного вакуума на самом деле не существует: как на самом деле работают воздуховоды? Во-первых, полный вакуум в промышленном шланге вызывает отрицательное давление или всасывание.

Использование вакуума, который может быть таким низким (или высоким?), Как 99% внешнего давления. Скажем, 29,5 дюймов рт. Как правило, они не способны выдерживать это отрицательное давление.Кроме того, гибкие воздуховоды, сделанные из менее прочных материалов, таких как ткань, почти всегда неспособны создать полный вакуум.

Что ж, ответ в том, что они фактически не требуют полного вакуума, чтобы быть эффективными. Большинство воздуховодов, как правило, создают вакуум в 99%, который для большинства целей и задач ничем не уступает истинному давлению полного вакуума (хотя технически большинство физиков классифицируют 99% пустоты как «только» средний вакуум). Более того, чем меньше внутренний диаметр воздуховода, тем легче будет создать более полный вакуум. Вакуумный шланг 1 дюйм и вакуумный шланг 4 дюйма являются одними из самых популярных типов шлангов для тяжелых условий эксплуатации из-за легкости создания всестороннего вакуума по всей длине и размеру шланга.

Для понимания вакуума и его отношения к воздуховодам важно понимать, как измеряется вакуум. В британской системе мер мы обычно используем фунты на квадратный дюйм (psi) для обозначения давления (или его отсутствия), вызванного вакуумом. Если 1-дюймовый вакуумный шланг (или 4-дюймовый вакуумный шланг и др.) Имеет давление 0 фунтов на квадратный дюйм, это означает, что в рассматриваемом воздуховоде вакуумное давление 0% (также известное как «стандартная атмосфера»). С другой стороны, -14,7 фунтов на квадратный дюйм — это абсолютное давление полного вакуума, означающее, что шланг воздуховода настолько пуст, насколько это возможно.Однако, как мы установили ранее, на практике это недостижимо и даже не нужно, когда дело касается воздуховодов в жилых или коммерческих помещениях.

Поскольку шланги для тяжелых условий эксплуатации требуют наличия почти полного вакуума для создания воздушного потока и безопасной транспортировки дыма и других химикатов, крайне важно избегать утечек и трещин в трубопроводах любой ценой. Обычно расход воздуха в воздуховодах измеряется в кубических футах воздуха в минуту (куб. Однако даже небольшие утечки могут серьезно повлиять на производительность трубы и ее пропускную способность в кубометрах в минуту.Согласно сайту www.fram.nl, «отверстие диаметром 4,5 мм (менее 3/16 дюйма) почти вдвое снизит производительность вакуумного насоса 20 м3 / ч (12 кубических футов в минуту)». В результате все больше домашних и OEM-производителей полагаются на армированные шланги, чтобы перемещать и перемещать свои ценные (а иногда и опасные) газы и пары с места на место. делают важный шаг в уменьшении головных болей (в прямом и переносном смысле), вызванных негерметичными шлангами.

Вот несколько наших шлангов, которые могут работать с полным вакуумом

Давление полного вакуума — интригующее и неуловимое понятие, но важно хотя бы иметь общее представление о самих пылесосах и о том, как они связаны с воздуховодами и воздуховодами. всех размеров. Будь то 1-дюймовый вакуумный шланг или 4-дюймовый вакуумный шланг, давление вакуума влияет практически на все аспекты эффективности шланга. Помня об этой информации, вы лучше подготовитесь к выполнению обязанностей и практических действий, связанных с производством гибких воздуховодов.

Что такое вакуум? — Технические данные

Атмосфера Земли оказывает на нас давление, известное как атмосферное давление, которое можно измерить разными способами. На уровне моря стандартное давление составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм или 29,92 дюйма ртутного столба (рт.

Атмосфера оказывает на нас давление 14,7 фунта на квадратный дюйм, но внутри нас также существует давление 14,7 фунта на квадратный дюйм, выталкивающее наружу, учитывая тот факт, что на каждое действие существует равная, но противоположная реакция.Таким образом, мы не чувствуем дискомфорта от атмосферного давления. Другой способ заявить об этом — отсутствие перепада давления между внутренним и внешним пространством нашего тела.

Чтобы использовать пример вакуумного приложения, такого как фрезерные станки по дереву с ЧПУ, заготовка, то есть лист дерева, лежит на столе фрезерного станка с ЧПУ с атмосферным давлением 14,7 фунтов на квадратный дюйм, толкающим вниз, и равным давлением 14,7 фунтов на квадратный дюйм, толкающим вверх. . Вакуумный насос снимает часть атмосферного давления из-под заготовки, снижая давление 14.Давление 7 фунтов на квадратный дюйм, которое существовало. Это уменьшение давления из-под доски создает перепад давления с наибольшим давлением над доской, толкая ее вниз, удерживая заготовку на месте, поэтому (в ретроспективе) вакуум не удерживает заготовку на месте, а снижает давление под заготовкой, позволяя атмосферному давлению удерживать заготовку на месте.

Термин «вакуум» используется для описания зоны давления ниже атмосферного. Вакуум — это отрицательное манометрическое давление, обычно относящееся к существующему стандартному барометрическому давлению, в котором будет работать оборудование.Это означает, что вакуум — это разница между окружающим атмосферным давлением и давлением в откачиваемой системе. Во всех случаях при наличии вакуума следует задавать вопрос, на какой высоте насос будет работать, поскольку барометрическое давление изменяется в зависимости от высоты над или под уровнем моря.

В США общепринятым стандартом для измерения грубого вакуума являются дюймы ртутного столба («Hg»), которые можно измерить двумя разными способами. Один из методов — «Hg gauge (« HgV) », где шкала начинается с 0 дюймов ртутного столба. (атмосферное давление) и доходит до 29.92 дюйма ртутного столба, что представляет собой идеальный вакуум. Другой способ — измерение в абсолютных единицах ртутного столба («HgA»), который представляет собой манометр с перевернутой шкалой. В этом случае шкала манометра показывает 29,92 дюйма ртутного столба при атмосферном давлении и 0 дюймов ртутного столба было бы идеальным вакуумом. Обратите внимание, что идеальный вакуум невозможен на Земле, независимо от того, какой вакуумный насос используется.

Чтобы показать взаимосвязь между «уровнем Hg» и «абсолютным значением Hg», мы можем использовать следующий пример: 26-дюймовый датчик Hg на уровне моря будет 29,92–26 = 3,92 дюйма абсолютного ртутного столба.Из-за двух разных способов измерения заказчика следует спросить, имеют ли они в виду «манометрический» или «абсолютный». Важно знать, какой масштаб используется, потому что неправильное предположение может означать большую ошибку.

Когда мы работаем в более высоком диапазоне вакуума (низкое абсолютное давление), обычно измерения производятся в Торр. 1 Торр равен 1 мм рт. Ст. И всегда является абсолютным давлением.

От 25,4 мм до 1 дюйма, барометрическое давление рассчитывается как 29,92 X 25,4 = 760 торр.Показание манометра абсолютного давления в торр составляет 760 торр при атмосферном давлении, что является нулевым вакуумом, и будет показывать 0 торр при абсолютном вакууме.

Скачать PDF

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *