III.3 Расчет характеристик откачных систем (Нестреров С.Б., Васильев Ю.К., Андросов А.В. Методы расчета вакуумных систем), страница 6

Подобный расчет необходим, так как главным условием работы, как системы, так и крионасоса является поддержание температурного режима криопанелей с сорбентом, поскольку именно на них происходит сорбция откачиваемого газа.

Из представленной зависимости видно, что теплоприток экспоненциально падает с уменьшением давления внутри системы и при давлениях ниже 10^-4 Па составляет доли ватта.

Рис. III.3.3.5. Теплопритоки через слой разреженного газа от панелей экрана к криопанелям с сорбентом

III.3.3.4. Расчеты теплопритоков излучением

Результаты анализа теплопритоков излучением к криопанелям с сорбентом от поверхностей, их окружающих — защитных экранов показаны в табл. III.3.3.1 и на рис. III.3.3.6. Излучение с входного сечения на криопанели с сорбентом отсутствует. Значения температуры для защитных экранов 80 К, для криопанелей с сорбентом 5 К. Значения эмиссивности (степени черноты) также показаны в табл. III.3.3.1 и на рис. III.3.3.6.

Из проведенного анализа видно, что для данной конфигурации системы откачки значения теплового потока излучением к криопанелям с сорбентом может достигать 23 Вт.

Значения теплового потока излучением с защитных экранов (температура 80 К, эмиссивность Е₁) к криопанелям с сорбентом (температура 5 К, эмиссивность Е₂) в Вт в зависимости от значений эмиссивности

Таблица III.3.3.1

Рис. III.3.3.6. Значения теплового потока излучением с защитных экранов (температура 80 К, эмиссивность Е₁) к криопанелям с сорбентом (температура 5 К, эмиссивность Е₂) в Вт в зависимости от значений эмиссивности

В данной части был проведен комплексный анализ системы откачки продуктов термоядерного синтеза ITER. Все расчеты умышленно проводились для широкого диапазона значений параметров системы, а не для каких-то конкретных предполагаемых для системы значений.

Полученные в результате анализа значения быстроты действия имеют расхождение в 10 – 20% со значениями быстроты действия, предполагаемыми проектировщиками системы откачки вышеописанной конфигурации (41,5 м³/с). Это расхождение можно объяснить различием характеристик потока на входе в систему откачки для реальной установки и для моделируемой системы.

Необходимо отметить, что система откачки в целом имеет стабильное значение быстроты действия для широкого диапазона коэффициентов прилипания, поэтому можно сделать вывод о том, что сорбент для системы следует выбирать исходя, в первую очередь, из емкостных характеристик, поскольку, как видно из расчетов, значение коэффициента прилипания незначительно влияет на эффективность системы.

Также, как видно из тепловой части анализа, следует основное внимание обращать на значения степени черноты на поверхностях системы и, пользуясь результатами анализа (табл. III.3.3.1), можно выбрать наиболее оптимальный вариант.

В зависимости от режима работы системы, зная возможные давления в системе, можно предположить значения теплопритоков через слой разреженного газа.

Вышеприведенный анализ позволяет определить наиболее ответственные с точки зрения проектирования участки системы и провести детальный как численный, так и экспериментальный анализ этих участков с целью возможной их оптимизации.