donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical University10.23947/2687-1653-2025-25-4-2156XOCYKWdonstu-2539Research ArticleMECHANICSМЕХАНИКАInvestigation of the Actual Value of the Vacuum Time of a Measuring Vessel by EjectorИсследование фактического значения времени вакуумирования мерной емкости эжекторомhttps://orcid.org/0009-0004-5312-934XСавчукС. И.SavchukS. I.

Сергей Игоревич Савчук, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильный транспорт и организация дорожного движения»

295015, Республика Крым, г. Симферополь, пер. Учебный, 8

Sergey I. Savchuk, Cand.Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Automobile Transport and Traffic Management

8, Uchebnyi Lane, Simferopol, 295015, Republic of Crimea

ofelos@outlook.comhttps://orcid.org/0000-0003-3477-2036УмеровЭ. Д.UmerovE. D.

Эрвин Джеватович Умеров, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильный транспорт и организация дорожного движения»

295015, Республика Крым, г. Симферополь, пер. Учебный, 8

Scopus Author ID: 57197734041

Ervin D. Umerov, Cand.Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Automobile Transport and Traffic Management

8, Uchebnyi Lane, Simferopol, 295015, Republic of Crimea

Scopus Author ID: 57197734041

Ervin777@yandex.ruКрымский инженерно-педагогический университет имени Февзи ЯкубоваРоссияCrimean Engineering and Pedagogical University named after Fevzi YakubovRussian Federation202527122025254300310Copyright © Savchuk S.I., Umerov E.D., 20252025Савчук С.И., Умеров Э.Д.Savchuk S.I., Umerov E.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/2539Introduction

Introduction. In industry, the process of obtaining technological vacuum using ejectors that utilize the kinetic energy of a jet of compressed air is widely used. The selection of the required ejector model, as well as their number (when creating a field of ejectors), is performed proceeding from the compliance of the ejector characteristics with the key parameters of the designed process technology. One of the most important characteristics of an ejector, significantly affecting the overall performance of the vacuum system, is the evacuation time of the graduated (calibrated) container. However, in technical literature, this parameter is not specified for the maximum vacuum depth produced by the ejector, nor for the corresponding supply pressure, but for certain, less-defined parameters, referred to as optimal by ejector manufacturers. In such cases, it is impossible to accurately estimate the actual value of an important criterion. Therefore, the objective of this work is to experimentally determine the actual value of the vacuum time of a graduated (calibrated) vessel for various types of ejectors.

Materials and Methods

Materials and Methods. Experimental studies were performed on a stand specifically designed and manufactured by the authors, which made it possible to study various parameters of vacuum ejectors. In particular, the stand provided establishing the exact time of vacuuming a measuring vessel using ejectors with a nozzle diameter from 0.1 to 4.0 mm at a supply pressure value that induced the maximum vacuum depth for each model under study. The research was carried out using the most popular vacuum ejectors of the VEB, VEBL, VED and VEDL families manufactured by Camozzi at a pre-determined, precisely set input supply pressure for each ejector size. The actual values of the vacuum time at the highest vacuum depth for each ejector were experimentally determined.

Results

Results. It has been established that the performance of VEB, VEBL, VEDL, and VED series ejectors differs from that stated in the manufacturer's catalog. The time required to reach maximum vacuum for each ejector exceeds the manufacturer's specifications by 25–40%, which impacts the performance of the vacuum system.

Discussion

Discussion. The experimental data have shown that the actual values of the vacuum time of the measuring vessel differ from the values given in the catalogs of manufacturers of ejectors. This difference is explained by the fact that when conducting appropriate tests, manufacturers are guided not by the maximum vacuum depth created by the ejector, but by the vacuum depth created by a certain “optimal” (the wording of the ejector manufacturer) value of the supply pressure. In almost all the cases considered by us, this “optimal” supply pressure produced a vacuum, whose depth differed from the maximum. In this regard, it seems advisable to adjust the value of the inlet supply pressure to attain the maximum vacuum depth for each type of ejector.

Conclusions

Conclusions. The results of the obtained values of the vacuum creation time in one liter of volume at the maximum depth of the vacuum produced by the ejector provide a more accurate selection of vacuum ejectors depending on the required process tasks, ensure the greatest efficiency and cost-effectiveness of automated vacuum systems. The research results can be used by all ejector manufacturers to adjust their basic catalogs and appropriate recommendations for the use of these products. Further research will be conducted to study the accuracy of the geometric shapes of the surface of the ejector channel, the purity of processing, and their production technology, which affect the passage of air flow.

Введение

Введение. В промышленности широко распространен процесс получения технологического вакуума с помощью эжекторов, использующих кинетическую энергию струи сжатого воздуха. Выбор необходимой модели эжектора, а при создании поля эжекторов также и их количества, осуществляется исходя из соответствия характеристик эжектора основным параметрам проектируемого технологического процесса. Одной из важных характеристик эжектора, существенно влияющих на повышение производительности всей вакуумной системы в целом, является время вакуумирования мерной (тарированной) емкости. При этом в технической литературе данный параметр приводится не при максимальной глубине вакуума, производимого эжектором, и не при соответствующей этому значению величине питающего давления, а при некоторых, не вполне определенных параметрах, называемых изготовителями эжекторов оптимальными. В таких случаях невозможно точно оценить фактическое значение важного критерия. В связи с этим цель данной работы — путем экспериментальных исследований установить фактическое значение времени вакуумирования мерной (тарированной) емкости для различных типов эжекторов.

Материалы и методы

Материалы и методы. Экспериментальные исследования проводились на специально спроектированном и изготовленном авторами стенде, позволяющем изучать различные параметры вакуумных эжекторов. В частности, стенд дает возможность установить точное время вакуумирования мерной емкости эжекторами, имеющими диаметр сопла от 0,1 до 4,0 мм при величине питающего давления, обеспечивающего максимальную глубину вакуума для каждой исследуемой модели. Исследования проводились с использованием наиболее популярных вакуумных эжекторов семейств VEB, VEBL, VED и VEDL производства Camozzi при заранее определенной, точно заданной величине входного питающего давления для каждого типоразмера эжектора. Фактические значения времени вакуумирования при наибольшей глубине вакуума для каждого эжектора определялись экспериментально.

Результаты исследования

Результаты исследования. Установлено, что производительность эжекторов серий VEB, VEBL, VEDL и VED отличается от данных, приведенных в каталоге фирмы-изготовителя. Необходимое время для достижения максимальной глубины вакуума каждого из эжекторов превышает на 25–40 % приведенные производителем данные, и эта «погрешность» сказывается в итоге на производительности вакуумной системы.

Обсуждение

Обсуждение. Экспериментальные данные показали, что отличие действительных значений времени вакуумирования мерной емкости от значений, приведенных в каталогах фирмы-изготовителя эжекторов, объясняется тем, что при проведении соответствующих испытаний изготовитель ориентируется не на максимальную глубину вакуума, создаваемую эжектором, а на глубину вакуума, создаваемую неким «оптимальным» (формулировка изготовителя) значением питающего давления. Практически во всех рассмотренных авторами статьи случаях это «оптимальное» питающее давление производило вакуум, глубина которого отличалась от максимальной. В этой связи представляется целесообразным вводить корректировку величины входного питающего давления для достижения максимальной глубины вакуума для каждого типа эжектора.

Заключение

Заключение. Полученные значения времени создания вакуума в одном литре объема при максимальной глубине вакуума, производимого эжектором, позволяют осуществлять более точный выбор вакуумных эжекторов в зависимости от решаемых технологических задач, обеспечить наибольшую эффективность и экономичность автоматизированных вакуумных систем. Результаты исследований могут быть использованы всеми фирмами-изготовителями эжекторов для корректировки их базовых каталогов и соответствующих рекомендаций по применению этих изделий. Дальнейшие исследования в этой области будут направлены на изучение точности геометрических форм поверхности канала эжектора, чистоты обработки и технологии их производства, влияющие на прохождение воздушного потока.

глубина вакуумавакуумный эжектормерная емкостьпитающее давление эжекторовvacuum depthvacuum ejectormeasuring vesselejector supply pressureReferencesSavchuk SI, Umerov ED, Abdulgazis AU. Investigation of the Optimal Vacuum Depth Created by the Ejector Depending on the Value of the Supply Pressure. Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2025;25(1):43–51. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2025-25-1-43-51Savchuk SI, Umerov ED, Abdulgazis AU. Investigation of the Optimal Vacuum Depth Created by the Ejector Depending on the Value of the Supply Pressure. Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2025;25(1):43–51. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2025-25-1-43-51Xinyue Hao, Jiwei Yan, Neng Gao, Volovyk O, Yifan Zhou, Guangming Chen. Experimental Investigation of an Improved Ejector with Optimal Flow Profile. Case Studies in Thermal Engineering. 2023;47:103089. https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.103089Xinyue Hao, Jiwei Yan, Neng Gao, Volovyk O, Yifan Zhou, Guangming Chen. Experimental Investigation of an Improved Ejector with Optimal Flow Profile. Case Studies in Thermal Engineering. 2023;47:103089. https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.103089Yongzhi Tang, Zhongliang Liu, Can Shi, Yanxia Li. A Novel Steam Ejector with Pressure Regulation to Optimize the Entrained Flow Passage for Performance Improvement in MED-TVC Desalination System. Energy Conversion and Management. 2018;172(8):237–247. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.07.022Yongzhi Tang, Zhongliang Liu, Can Shi, Yanxia Li. A Novel Steam Ejector with Pressure Regulation to Optimize the Entrained Flow Passage for Performance Improvement in MED-TVC Desalination System. Energy Conversion and Management. 2018;172(8):237–247. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.07.022Tashtoush BM, Al-Nimr MA, Khasawneh MA. A Comprehensive Review of Ejector Design, Performance, and Applications. Applied Energy. 2019;240:138–172. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.01.185Tashtoush BM, Al-Nimr MA, Khasawneh MA. A Comprehensive Review of Ejector Design, Performance, and Applications. Applied Energy. 2019;240:138–172. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.01.185Elhub B, Mat S, Sopian K, Elbreki AM, Ruslan MH, Ammar AA. Performance Evaluation and Parametric Studies on Variable Nozzle Ejector Using R134A. Case Studies in Thermal Engineering. 2018;12:258–270. https://doi.org/10.1016/j.csite.2018.04.006Elhub B, Mat S, Sopian K, Elbreki AM, Ruslan MH, Ammar AA. Performance Evaluation and Parametric Studies on Variable Nozzle Ejector Using R134A. Case Studies in Thermal Engineering. 2018;12:258–270. https://doi.org/10.1016/j.csite.2018.04.006Tao Hai, Masood Ashraf Ali, Dhahad HA, Alizadeh A, Sharma K, Sattam Fahad Almojil, et al. A Novel Bi-Evaporator Cooling System via Integration of Absorption Refrigeration Cycle for Waste Energy Recovery from an Ejector-Expansion Trans-Critical CO2 (EETRCC) Cycle: Proposal and Optimization with Environmental Considerations. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2023;57(12):103118. http://doi.org/10.1016/j.seta.2023.103118Tao Hai, Masood Ashraf Ali, Dhahad HA, Alizadeh A, Sharma K, Sattam Fahad Almojil, et al. A Novel BiEvaporator Cooling System via Integration of Absorption Refrigeration Cycle for Waste Energy Recovery from an Ejector-Expansion Trans-Critical CO2 (EETRCC) Cycle: Proposal and Optimization with Environmental Considerations. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2023;57(12):103118. http://doi.org/10.1016/j.seta.2023.103118Arvind Kumar, Surendra Yadav, Virendra Kumar, Abhishek Kulkarni. A Comprehensive Exploration of Ejector Design, Operational Factors, Performance Metrics, and Practical Applications. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2024;46:39. https://doi.org/10.1007/s40430-023-04618-8Arvind Kumar, Surendra Yadav, Virendra Kumar, Abhishek Kulkarni. A Comprehensive Exploration of Ejector Design, Operational Factors, Performance Metrics, and Practical Applications. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2024;46:39. https://doi.org/10.1007/s40430-023-04618-8Mazzelli F, Little AB, Garimella S, Bartosiewicz Y. Computational and Experimental Analysis of Supersonic Air Ejector: Turbulence Modeling and Assessment of 3D Effects. International Journal of Heat and Fluid Flow. 2015;56:305–316. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2015.08.003Mazzelli F, Little AB, Garimella S, Bartosiewicz Y. Computational and Experimental Analysis of Supersonic Air Ejector: Turbulence Modeling and Assessment of 3D Effects. International Journal of Heat and Fluid Flow. 2015;56:305–316. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2015.08.003Yin-Hai Zhu, Yanzhong Li. Novel Ejector Model for Performance Evaluation on Both Dry and Wet Vapors Ejectors. International Journal of Refrigeration. 2009;32(1):21–31. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2008.08.003Yin-Hai Zhu, Yanzhong Li. Novel Ejector Model for Performance Evaluation on Both Dry and Wet Vapors Ejectors. International Journal of Refrigeration. 2009;32(1):21–31. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2008.08.003Yuyan Hou, Fengwu Chen, Sheng Zhang, Weixiong Chen, Jiantao Zheng, Daotong Chong, et al. Numerical Simulation Study on the Influence of Primary Nozzle Deviation on the Steam Ejector Performance. International Journal of Thermal Sciences. 2022;17:107633. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2022.107633Yuyan Hou, Fengwu Chen, Sheng Zhang, Weixiong Chen, Jiantao Zheng, Daotong Chong, et al. Numerical Simulation Study on the Influence of Primary Nozzle Deviation on the Steam Ejector Performance. International Journal of Thermal Sciences. 2022;17:107633. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2022.107633Zuozhou Chen, Chaobin Dang, Eiji Hihara. Investigations on Driving Flow Expansion Characteristics inside Ejectors. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015;108(A):490–500. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.12.040Zuozhou Chen, Chaobin Dang, Eiji Hihara. Investigations on Driving Flow Expansion Characteristics inside Ejectors. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015;108(A):490–500. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.12.040Sunghoon Baek, Seungbin Ko, Simon Song, Sungmin Ryu. Numerical Study of High-Speed Two-Phase Ejector Performance with R134a Refrigerant. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2018;126(A):1071–1082. http://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.05.053Sunghoon Baek, Seungbin Ko, Simon Song, Sungmin Ryu. Numerical Study of High-Speed Two-Phase Ejector Performance with R134a Refrigerant. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2018;126(A):1071–1082. http://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.05.053Levchenko DA, Meleychuk SS, Arseniev VM. Substantive Provision of a Method of Calculation Vortical Ejector Stage of the Vacuum Unit. Procedia Engineering. 2012;39:28–34. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.07.004Levchenko DA, Meleychuk SS, Arseniev VM. Substantive Provision of a Method of Calculation Vortical Ejector Stage of the Vacuum Unit. Procedia Engineering. 2012;39:28–34. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.07.004Kumar V, Sachdeva G. 1-D Model for Finding Geometry of a Single Phase Ejector. Energy. 2018;165(A):75–92. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.09.071Kumar V, Sachdeva G. 1-D Model for Finding Geometry of a Single Phase Ejector. Energy. 2018;165(A):75–92. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.09.071Arun Kumar R, Rajesh G. Physics of Vacuum Generation in Zero-Secondary Flow Ejectors. Physics of Fluids. 2018;30(6):066102. https://doi.org/10.1063/1.5030073Arun Kumar R, Rajesh G. Physics of Vacuum Generation in Zero-Secondary Flow Ejectors. Physics of Fluids. 2018;30(6):066102. https://doi.org/10.1063/1.5030073Karthick SK, Rao SM,Jagadeesh G, Reddy KP. Parametric Experimental Studies on Mixing Characteristics within a Low Area Ratio Rectangular Supersonic Gaseous Ejector. Physics of Fluids. 2016;28(7):076101. https://doi.org/10.1063/1.4954669Karthick SK, Rao SM,Jagadeesh G, Reddy KP. Parametric Experimental Studies on Mixing Characteristics within a Low Area Ratio Rectangular Supersonic Gaseous Ejector. Physics of Fluids. 2016;28(7):076101. https://doi.org/10.1063/1.4954669Гессе С. Сжатый воздух как носитель энергии. Москва: Фесто; 2004. 128 с. Hesse S. Compressed Air as an Energy Carrier. Moscow: Festo; 2004. 128 p. (In Russ.)Гессе С. Сжатый воздух как носитель энергии. Москва: Фесто; 2004. 128 с. Hesse S. Compressed Air as an Energy Carrier. Moscow: Festo; 2004. 128 p. (In Russ.)Goodman N, Leege BJ, Johnson PE. An Improved de Laval Nozzle Experiment. International Journal of Mechanical Engineering Education. 2021;50(2):513–537. https://doi.org/10.1177/03064190211034165Goodman N, Leege BJ, Johnson PE. An Improved de Laval Nozzle Experiment. International Journal of Mechanical Engineering Education. 2021;50(2):513–537. https://doi.org/10.1177/03064190211034165Moukalled F, Mangani L, Darwish M. The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics. Berlin, Heidelberg: Springer; 2016. 113 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-16874-6Moukalled F, Mangani L, Darwish M. The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics. Berlin, Heidelberg: Springer; 2016. 113 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-16874-6Савчук С.И., Умеров Э.Д., Абдулгазис У.А. Стенд для оценки глубины вакуума, подводимого к специализированным присоскам, используемым в технологических процессах сервиса при эксплуатации и производстве автомобилей. Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. 2023;82(4):225–230. https://doi.org/10.34771/UZCEPU.2023.82.4.043.Savchuk SI, Umerov ED, Abdulgazis UA. Stand for Assessing the Depth of Vacuum Supplied to Specialized Suction Cups Used in Technological Processes of Service during Operation and Production of Cars. Scientific Notes of the Crimean Engineering and Pedagogical University. 2023;82(4):225–230. https://doi.org/10.34771/UZCEPU.2023.82.4.043.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.