Автореферат (1025801), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Скорость газа v(y,z) в канале проточной части МВВНМаксимальное отношение давлений, создаваемое насосом, определяетсяпо зависимости max pн.pвсПоток газа не меняется по длине канала, т.е. перетекание газа через зазорне влияет не общие параметры проточной части. Таким образом, быстрота9действия проточной части насоса для данного давления газа определяетсязависимостьюS Н  N  vdF NFz  hi y b ( z )/2v  z, y  dzdy ,z  0 y  b ( z )/2где N – число каналов ротора и статора.Быстрота действия проточной части насоса для каналов выраженазависимостью для трапецеидальных каналовSH  hN  pн  pвс   8h32 h32 2 h3  2 h 23htg  2 2 h  3 23 ln 216 LK3cos332h221  1ux hN  3h   2 ln8h 2и для эллиптических каналовR  R 4 N  pн  pвс   1  2  2   R 2 N 1ux  1RSН   .  LK83RL23R2K2Перепад давлений для рабочего режима течения, создаваемыйпроточной частью МВВН с трапецеидальными каналами, в зависимости отгеометрических и скоростных параметров проточной части определензависимостью S2 2 LK  8 H  3 1u x h 2   1 2u x h lnNh 2 pн  pвс  8h32 h32 2 h3  2 h 23 hhtg  2 2 h  3 23 ln232h 2  3cos  3и для МВВН с эллиптическими каналамиpн  pвс  R  3 2  24 LK  R   2   S Н 2   1u x   .2R  5 2  R    R N6R2 Для безрасходного режима течения газа (S = 0) данное уравнение дляМВВН с трапецеидальными каналами принимает вид22 LK N 1ux   2 ln 3h h 2pн  pвс 2332 328hh2 h  2 h  h3tg   2 2 h  3 23 ln23cos  332h 2и для МВВН с эллиптическими каналамиpн  pвс 4 LK  1u x  9 2  R .R 2  5 2  R Полученные зависимости быстроты действия насоса, перепада давленийпо длине каналов, максимального отношения давлений проточной частиотражают связь между геометрическими, скоростными и откачнымипараметрами проточной части МВВН, учитывая не только форму профиля,но и взаимодействие газа с рабочими поверхностями проточной части насоса.10Метод расчета откачных параметров молекулярно-вязкостноговакуумного насосаПолучение откачных параметров МВВН с помощью разработаннойматематической модели процесса откачки газа молекулярно-вязкостнымвакуумным насосом возможно после дополнения ее экспериментальнымикоэффициентами обмена количеством движения и скольжения газа.

Данныекоэффициенты определяют характер взаимодействия газа с поверхностямиканалов проточной части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса.Для проверки адекватности математической модели процесса откачкигаза МВВН при определении основных откачных параметров насосапроведены экспериментальные исследования: зависимости быстротыдействия насоса от давления всасывания и отношения давлений; перепададавлений в проточной части насоса и максимального отношений давлений взависимости от окружной скорости ротора; значения коэффициентоввзаимодействия газа с поверхностью.Разработанный метод расчета откачных параметров молекулярновязкостного вакуумного насоса, схема которого представлена на Рисунке 7.,может быть использован при проектировании новых молекулярновязкостных вакуумных насосов и расчете их откачных характеристик.Рисунок 7. Метод расчета откачных параметров МВВНВ третьей главе представлено экспериментальное исследованиеоткачных параметров МВВН, приведено описание экспериментальногостенда, методики проведения экспериментального исследования.Для исследования откачных параметров молекулярно–вязкостныхвакуумных насосов с различными проточными частями в широком диапазоне11давлений разработан экспериментальный стенд, схема и его внешний видпредставлены на Рисунке 8.По результатам экспериментального исследования представленызависимость изменения максимального отношения давлений от окружнойскорости ротора (Рисунок 9.) и зависимость изменения быстроты действиянасоса от отношения давлений в проточной части МВВН страпецеидальными каналами (Рисунок 10.).Рисунок 8.

Принципиальная схема и внешний вид экспериментальногостендаРисунок 9. Зависимость отношения давлений насосаот окружной скорости ротора (экспериментальные данные)Вчетвертойглавепроведеносравнениеполученныхэкспериментальных и теоретических откачных параметров проточной частиМВВН. Достоверность полученных теоретических данных подтвержденаэкспериментальными исследованиями, что позволяет, сопоставляяполученные теоретические и экспериментальные данные, выявить факторы,влияющие на откачную характеристику МВВН.12Рисунок 10. Зависимость быстроты действия насоса от отношения давлений(экспериментальные данные)С помощью полученных экспериментальных данных определеныэмпирические зависимости максимального отношения давлений длядиапазонов значений окружных скоростей ротора описанные уравнениямидля соответствующего диапазона давлений:105 Па  pн  104 Па   max  0,065u  4,25; 4310 Па  pн  10 Па   max  0,334u  33,32;3 pн  10 Па   max  0,326u  28,53.Теоретическое исследование течения газа в каналах молекулярновязкостной проточной части насоса выявило влияние коэффициента обменаколичеством движения, коэффициента скольжения (Рисунок 11.) на откачныепараметры насоса, а также влияние геометрических и скоростных параметровпроточной части насоса.Рисунок 11.

Зависимость коэффициента ζ2 от скорости поверхности ux (а) иот отношения давлений τ (б) для разных значений коэффициента ζ11 – при ζ1 = 0,5; 2 – при ζ1 = 0,7; 3 – при ζ1 = 1Величина коэффициента обмена количеством движения ζ1 меняется вдиапазоне от 0 до 1 на подвижной поверхности. В молекулярно-вязкостнойпроточной части насоса подвижной поверхностью является фиктивнаяповерхность, которая рассматривается как перфорированная поверхность, так13как она образована площадками между каналами ротора и статора (ширинойδкр) и слоем газа между этими площадками.

Скорость газа на фиктивнойповерхности определяется соотношениями скорости поверхности изначением коэффициента ζ1. При ζ1 = 1 скорость газа в канале будетопределяться скоростью поверхности ux, что соответствует полной передачеколичества движения от подвижной поверхности к газу.Полученные данные значения коэффициента обмена количествомдвижения ζ1 позволили определить характер изменения коэффициентаскольжения ζ2 в зависимости от скорости ux 2  1ux 2  2ux  3 ,где ξ1, ξ2, ξ3 – эмпирические коэффициенты, полученные изэкспериментальных данных.Для давления нагнетания pн = 103 Па и ζ1 = 0,5 значения эмпирическихкоэффициентов определены величинами ξ1 = 2,65·10-9, ξ2 = 1,0·10-7,ξ3 = 5,48·10-4.

Для давления нагнетания pн = 103 Па и ζ1 = 1 значенияэмпирических коэффициентов определены величинами ξ1 = 3,1·10-9,ξ2 = 2,0·10-7, ξ3 = 5,88·10-4.По результатам проведенных теоретических и экспериментальныхисследований разработаны конструктивные схемы молекулярновязкостных насосов.Проведено сравнение откачных параметров МВВН (на примереМВВН-500) с двухроторными вакуумными насосами типа РУТс (Рисунок12.) при равных габаритных размерах:- Okta 500 компании PFEIFFER VACUUM при обеспечении откачкифорвакуумным насосом DUO 125;- Panda WV 0500 C компании Busch при обеспечении откачкифорвакуумным насосом COBRA NC 0100 B.Рисунок 12. Откачная характеристика вакуумных насосов1 – Okta 500; 2 – DUO 125; 3 – МВВН-500 с форвакуумным насосом DUO125;4 – Panda WV 0500 C; 5 – COBRA NC 0100 B;6 – МВВН-500 с форвакуумным насосом COBRA NC 0100 B14В заключении перечислены выводы по результатам исследований,проведенных с помощью разработанной математической модели процессаоткачки газа и метода расчета откачных параметров МВВН, рекомендациидля проектирования МВВН.ОСНОВНОЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ1.

Разработана математическая модель процесса откачки газа проточнойчастью МВВН в молекулярно-вязкостном режиме течения газа, позволившаяопределить скорость течения газа в каналах проточной части насоса, влияниегеометрических и скоростных параметров проточной части насоса на егооткачную характеристику, влияние воздействия поверхности канала натечение газа в проточной части МВВН.2.

Создан метод расчета откачных параметров МВВН в молекулярновязкостном режиме течения газа, позволивший рассчитать конструктивные иоткачные параметры новых молекулярно-вязкостных вакуумных насосов,молекулярно-вязкостных проточных частей комбинированных ТМН.3. Проведено экспериментальное исследование откачных параметровмолекулярно-вязкостных вакуумных насосов и исследовано влияниягеометрических и скоростных параметров проточных частей МВВН на егооткачные параметры.4. Получены экспериментальные данные для определения коэффициентаобмена количеством движения (ζ1 = 1) для рабочих поверхностей каналовпроточных частей МВВН в молекулярно-вязкостном режиме течения газа.Полученыэкспериментальныеданныекоэффициентаскольжения2(  2  1ux  2ux  3 ) для рабочих поверхностей каналов проточных частейМВВН в молекулярно-вязкостном режиме течения газа (при давлениинагнетания pн = 103 Па и коэффициенте обмена количеством движения ζ1 = 1значения эмпирических коэффициентов определены величинами ξ1 = 3,1·10-9,ξ2 = 2,0·10-7, ξ3 = 5,88·10-4.5.

Проведен анализ влияния геометрических и скоростных параметровпроточной части МВВН на его откачную характеристику.Разработаны рекомендации для создания новых типов молекулярновязкостный вакуумных насосов и молекулярно-вязкостных проточных частейкомбинированных ТМН:− каналы выполняются симметрично друг другу под одинаковыми угламик торцевой поверхности ротора и статора;− формы профиля каналов ротора и статора выполняются одинаковыми, сравными габаритными размерами (трапецеидальный, эллиптический икруглый);− ширина кромки δкр должна стремиться к нулю и не должна превышать5% от ширины канала b;− угол наклона канала к торцевой поверхности – γ = 23° – 31°;− угол наклона боковой поверхности канала к высоте – α = 15° – 30°;15− коэффициент отношения высота канала к его ширине – ψ = 0,5;− минимальный зазор в проточной части насоса определяется величинойлинейного удлинения диаметра ротора (ΔDр = 0,75·10–4 м при частотевращения ротора до 72000 об/мин).

Характеристики

Список файлов диссертации