Диссертация (1025802)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Э. БАУМАНАНа правах рукописиСвичкарь Елена ВладимировнаРАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ОТКАЧКИГАЗА И МЕТОДА РАСЧЕТА ОТКАЧНЫХ ПАРАМЕТРОВМОЛЕКУЛЯРНО–ВЯЗКОСТНОГО ВАКУУМНОГО НАСОСАВ МОЛЕКУЛЯРНО-ВЯЗКОСТНОМ РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИЯ ГАЗАСпециальность 05.04.06 – Вакуумная, компрессорная техника и пневмосистемыДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель –кандидат технических наук,доцент Никулин Н.К.Москва 20162СодержаниеСтр.Введение ……………………………………………………………..........9Глава 1. Современное состояние вопроса и задачи исследования.........171.1. Анализ современных безмасляных вакуумных насосов и оценкапроблемы их работы в молекулярно-вязкостном режиме течения газа...171.2.
Принцип действия безмасляного молекулярно-вязкостноговакуумного насоса …………………………………………………………221.3. Выбор и обоснование метода расчета безмасляного молекулярновязкостного вакуумного насоса…………………………………………..281.4. Расчет параметров течения газа в проточной части молекулярноговакуумного насоса с помощью CFD………………………………………531.5. Постановка цели и задачи исследования…………………………….62Глава 2. Разработка математической модели процесса откачки газа иметода расчета откачных параметров молекулярно-вязкостноговакуумного насоса………………………………………………………….682.1. Расчетная схема течения газа в проточной части молекулярновязкостного вакуумного насоса……………………………………………682.2.
Основные допущения …………………………………………………692.3. Область применения математической модели процесса откачкигаза молекулярно-вязкостным вакуумным насосом…………………….702.4. Определение скорости газа в каналах проточной частимолекулярно-вязкостного вакуумного насоса……………………………742.5. Расчет основных откачных параметров молекулярно-вязкостноговакуумного насоса…………………………………………………………852.6. Метод расчета откачных параметров молекулярно-вязкостноговакуумного насоса……………………………………………………….89Глава 3.
Экспериментальное исследование безмасляногомолекулярно–вязкостного вакуумного насоса……………………………913Стр.3.1. Конструктивная и принципиальная схемы экспериментальногостенда………………………………………………………………………..913.2. Методика использования метрологического обеспеченияэкспериментального стенда ……………………………………………….993.3. Методика экспериментального определения основныхпараметров откачной характеристики молекулярно-вязкостноговакуумного насоса………………………………………………………….1033.4.
Оценка погрешности измерения в экспериментах………………….1053.5. Экспериментальные данные………………………………………….107Вывод к Главе 3…………………………………………………………….114Глава 4. Влияние основных параметров проточной частимолекулярно-вязкостного вакуумного насоса на его откачнуюхарактеристику………………………………………………………….….1154.1. Влияние окружной скорости на периферии ротора на течение газав проточной части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса………1154.2. Влияние воздействия поверхности канала на течение газа впроточной части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса………..1164.3.
Влияние геометрических параметров каналов в проточной частимолекулярно-вязкостного вакуумного насоса……………………………1204.4. Конструктивные схемы молекулярно-вязкостного вакуумногонасоса………………………………………………………………………..1284.5. Сравнение откачных характеристик молекулярно-вязкостноговакуумного насоса с другими типами вакуумных насосов ……………146Вывод к Главе 4……………………………………………………………..151Основные результаты и выводы…………………………………………..152Список литературы…………………………………………………………1544Условные обозначения и сокращенияAi–коэффициент для определения скорости газа вдоль оси y;b–ширина канала, м;b zC–ширина канала в сечении для текущего значения координаты z;–постоянная Сазерленда, К;С1–коэффициент интегрирования;С2–коэффициент интегрирования;D–диаметр элемента, м;Dр–диаметр ротора, м;Dст–диаметр статора, м;D1–внутренний диаметр ротора, м;D2–наружный диаметр ротора, м;F–площадь элемента, м2;Fк–площадь канала, м2;h–высота канала, м;k–постоянная Больцмана Дж/К;Kn–число Кнудсена;L–длина элемента, м;LК–длина канала проточной части, м;Lр–длина ротора, м;Lст–длина статора, м;М–молекулярная масса газа, г/моль.n–концентрация молекул газа в объеме, 1/м3;N–число каналов;p–давление газа, Па.p1i–действительное давление p1 при i –ом замере, Па;p1i 1–действительное давление p1 при i 1 замере, Па;p2i–действительное давление p2 при i –ом замере, Па;5p2i 1–действительное давление p2 при i 1 замере, Па;рвс–давление всасывания насоса, Па;ро–предельное остаточное давление, Па;рн–давление нагнетания насоса, Па;Q–поток газа, м3 Па/с;qi–удельная величина газовыделения i–го соответствующегоматериала, (м3Па)/(м2с);R–универсальная газовая постоянная, Дж/(моль·К);Re–число Рейнольдса;S–быстрота откачки камеры всеми проточными частями насоса придавлении всасывания pвс, м3/с;Si–быстрота откачки камеры i–ой проточной частью насоса придавлении всасывания pвс, м3/с;Sгв–быстрота действия насоса по откачке газовыделений, м3/с (л/с);Sн–быстрота действия насоса, м3/с;s–шаг винтовой линии, м;T–температура газа, К;U–проводимость, м3/с;Uв–проводимость элемента в вязкостном режиме, м3/с;Uм–проводимость элемента в молекулярном режиме, м3/с;u–окружная скорость на периферии ротора, м/с;ux–проекция окружной скорости газа на ось x, м/с;–средняя арифметическая скорость движения молекул газа, м/с;V–объем проверяемой системы, м3;ν–коэффициент кинематической вязкости, м2/с.v (y)–скорость газа относительно оси y, м/с;v (z)–скорость газа относительно оси z, м/с;v (y,z)–результирующая скорость газа в канале, м/с;vs (y)–скорость скольжения газа относительно оси y, м/с;6vs (z)–скорость скольжения газа относительно оси z, м/с;ω–частота вращения ротора, об/мин;x–текущая декартова координата, м;y–текущая декартова координата, м;z–текущая декартова координата, м;Δt–временной шаг, с;Δ–допустимый натяг;1–систематическая ошибка при замере давления p1 ;2–систематическая ошибка при замере давления p2 ;ΔDр–линейное удлинение диаметра ротора, м;α–угол наклона боковой поверхности канала к его высоте, град; i–коэффициент аккомодации тангенциального импульса количествадвижения;αрот–угол наклона боковой поверхности канала ротора к его высоте,град;αст–угол наклона боковой поверхности канала статора к его высоте,град;β–угол наклона боковой стенки к меньшему основанию, град;γ–угол наклона винтовой линии к торцевой поверхности ротора истатора, град;p–относительная погрешность прибора при измерении давления; p1–относительная погрешность измерения давления с помощьюпреобразователю давления 1; p2–относительная погрешность измерения давления с помощьюпреобразователя давления 1.S–относительная погрешность прибора при измерении быстротыдействия;–относительная погрешность прибора при измерении отношениядавлений;7δ–ширина зазора между ротором и статором, м;δкр–ширина кромки между каналами, м;δдин–ширина зазора между ротором и статором в динамическомсостоянии, м;δPвс–погрешность давлений всасывания, %;δст–ширина зазора между ротором и статором в статическомсостоянии, м;δΔp–погрешность перепада давлений, %;δτ–погрешность определения максимального отношения давлений,%;µ–коэффициент Пуассона;1–коэффициент обмена количеством движения;2–коэффициент скольжения, м;ξ1–эмпирический коэффициент;ξ2–эмпирический коэффициент;ξ3–эмпирический коэффициент;η–вязкость газа, Па·с;θ–коэффициент внешнего трения;–средняя длина свободного пробега молекул газа, м;ρ–плотность газа, кг/м3;σ–эффективный диаметр молекулы газа, м;τ–текущее значение отношение давлений;τi–отношение давлений i–ой проточной части или ступени;τmax–максимальное отношение давлений;–коэффициент скольжения газа, м;ψ–коэффициент отношения высоты канала к его ширине.8Подстрочные индексывс–индекс полости всасывания;к–индекс канала;кр–индекс кромки;н–индекс полости нагнетания (для давления);индекс насоса (для быстроты действия);р–индекс ротора;ст–индекс статора;х–индекс проекции на ось х декартовой системы координат;i–индекс текущего значения;s–индекс скольжения газа.СокращенияМВВН –молекулярно–вязкостный вакуумный насос;МВН–молекулярный вакуумный насос;ТМН–турбомолекулярный вакуумный насос;CFD–Computational fluid dynamics (вычислительная гидродинамика).9ВВЕДЕНИЕАктуальность исследованияПроблемаобеспечениябезмаслянойоткачкивакуумныхсистемопределяется многообразием технологических процессов, проводимых вусловиях вакуума.
Современные технологические процессы в различныхотрасляхпромышленностивыдвигаютрядтребованийквакуумномуоборудованию, обеспечивающему качественное выполнение этих процессов.Среди этих требований безмасляность процесса откачки и защита рабочейкамеры от возможности попадания загрязняющих веществ из средств откачки.При этом вакуумное оборудование должно обеспечивать требуемые откачныепараметры, должно быть простым с точки зрения эксплуатации, экономичным(во время его покупки и дальнейшей эксплуатации), компактным.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
