Диссертация (1025802), страница 16

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

Текст из файла (страница 16)

Зависимость максимального отношения давлений проточнойчасти насоса от окружной скоростиРисунок 3.14. Зависимость максимального отношения давлений проточнойчасти насоса от окружной скорости112Рисунок 3.15. Зависимость максимального отношения давлений проточнойчасти насоса от окружной скоростиРисунок 3.16. Зависимость быстроты действия проточной части насоса ототношения давлений113Рисунок 3.17. Зависимость быстроты действия проточной части насоса ототношения давленийРисунок 3.18. Зависимость быстроты действия проточной части насоса ототношения давлений114Вывод к Главе 3В соответствии с полученными экспериментальными данными можносказать, что наиболее эффективна работа проточной части насоса при окружнойскорости больше 80 м/с.Что же касается проточных частей с разными значениями углов наклонаканалов к торцевой поверхности проточной части (Рисунок 3.13., 3.14.), тонаиболее эффективна работа проточной части с равными углами. Так какобеспечивается симметричное течение газа в проточной части насоса.Наибольшее значение отношения давлений в проточной части насоса приравных быстротах действия насоса можно получить в молекулярно-вязкостномрежиме течения газа по сравнению с вязкостным режимом течения газа.

Такимобразом, можно предположить, что снижение давления нагнетания газа доуровня 8·103 – 103 Па позволяет увеличить отношение давлений с 1,5 до 2,3(Рисунок 3.16.) и больше. Если рассматривать экспериментальные данные приравных отношениях давлений (Рисунок 3.16.), тогда при снижении давлениянагнетания быстрота действия насоса увеличивается в 2 – 3 раза.Улучшение откачных параметров МВВН в молекулярно-вязкостномрежиме течения газа связано со снижением влияния вязкостного трения имежмолекулярноговзаимодействиямолекулвзаимодействия молекул газа с поверхностью.газа,ипреобладанием115ГЛАВА 4.

ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОТОЧНОЙЧАСТИ МОЛЕКУЛЯРНО-ВЯЗКОСТНОГО ВАКУУМНОГО НАСОСА НАЕГО ОТКАЧНУЮ ХАРАКТЕРИСТИКУТеоретическое исследование течения газа в каналах молекулярновязкостной проточной части насоса выявляет влияние коэффициента обменаколичествомдвижения,коэффициентаскольженияикоэффициентааккомодации на откачные параметры каналов насоса, а также геометрических искоростных параметров проточной части. Достоверность полученных данныхобеспечена с помощью экспериментального исследования, что позволяет,сопоставляя полученные теоретические и экспериментальные данные, выявитьфакторы, влияющие на откачную характеристику МВВН.4.1.

Влияние окружной скорости на периферии ротора на течение газа впроточной части молекулярно-вязкостного вакуумного насосаЭкспериментальныеданныепозволиливыявитьзависимостьмаксимального отношения давлений проточной части МВВН от окружнойскорости на роторе [28, 31] в молекулярно-вязкостном режиме течения газа(Рисунок 4.1.).Эмпирические зависимости максимального отношения давлений длядиапазонов значений окружных скоростей ротора выражается следующимиуравнениями для 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.(4.1)116Рисунок 4.1. Зависимость отношения давлений ступени МВВН от скоростидвижения ротора1 – при pн = 105 Па; 2 – при pн = 104 Па; 3 – при pн = 10…103 Па4.2.

Влияние воздействия поверхности канала на течение газа в проточнойчасти молекулярно-вязкостного вакуумного насосаЭкспериментальные данные позволили выявить зависимость значениякоэффициентов ζ1 и ζ2 в молекулярно-вязкостном режиме течения газа вканалах проточной части МВВН (Рисунок 4.2.).Величина коэффициента обмена количеством движения ζ1 меняется вдиапазоне от 0 до 1 на подвижной поверхности. В молекулярно-вязкостнойпроточной части насоса подвижной поверхностью является фиктивнаяповерхность.

Фиктивную поверхность можно считать перфорированной, таккак она образована площадками между каналами (шириной δкр) и слоем газамежду этими площадками. Скорость газа на фиктивной поверхностиопределяется соотношениями (2.5) и (2.8). Таким образом, при значениикоэффициента ζ1 = 1 скорость газа в канале будет соответствовать скоростиповерхности ux, что соответствует полной передаче количества движения отфиктивной поверхности к газу.117Рисунок 4.2. Зависимость коэффициента ζ2 от скорости ux (а) и от отношениядавлений (б) для разных значений коэффициента ζ11 – при ζ1 = 0,5; 2 – при ζ1 = 0,7; 3 – при ζ1 = 1Полученныеданныезначениякоэффициентаобменаколичествомдвижения ζ1 показывают характер изменения коэффициента скольжения ζ2 взависимости от скорости ux, которое также можно выразить через отношениедавлений (см.

уравнения (2.21 – 2.26), (4.1)), которое определяется уравнением 2  1ux 2  2ux  3 ,гдеξ1,ξ2,ξ3–эмпирическиекоэффициенты,(4.2)полученныеизэкспериментальных 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 значения эмпирическихкоэффициентов определены величинами ξ1 = 3,1·10-9, ξ2 = 2,0·10-7,ξ3 = 5,88·10-4.С учетом уравнения (4.2) в уравнениях (2.21 – 2.26) определяетсявеличина перепада давлений и максимальное отношение давлений (2.16)проточной части МВВН.

Коэффициент ζ2 определяется эмпирически для118данного диапазона давлений по экспериментальной зависимости (4.2) ииспользуется для теоретического определения откачных параметров новыхпроточных частей МВВН в соответствующем диапазоне давлений. НаРисунке 4.3. и Рисунке 4.4. показано сравнение данных максимальногоотношения давлений и перепада давлений, полученных расчетным способом(сплошная линия) и экспериментальных данных (точка).Рисунок 4.3. Сравнение расчетных и экспериментальных данныхзависимости максимального отношения давлений от окружной скоростиРисунок 4.4. Сравнение расчетных и экспериментальных данныхзависимости перепада давлений от окружной скоростиПогрешность перепада давлений δΔp, погрешность давлений всасыванияδPвс и погрешность определения максимального отношения давлений δτ119приведены в Таблице 4.1.

на примере ряда экспериментальных данных,полученныхвсхожихусловиях.Прианализетеоретическихиэкспериментальных данных (по ряду экспериментов с аналогичнымиусловиями) можно сказать, что погрешность при определении перепададавлений не превышает 4%, давления всасывания не превышает 13% имаксимального отношения давлений не превышает 15%, что укладывается вдопустимые нормы инженерных расчетов.Согласно [152] при ламинарном течении газа в каналах сопротивлениедвижению газа определяется силами внутреннего трения, т.е. вязкостью.Благодаря преобладанию сил внутреннего трения обтекание выступовшероховатости потоком газа происходит плавно. Поэтому шероховатостьповерхности каналов, если она не очень велика, не влияет на сопротивление, икоэффициент сопротивления трения в ламинарном режиме всегда зависит отчисла Рейнольдса.Таблица 4.1.Сравнение расчетных и экспериментальных данныхЭкспериментальныеданныеτmaxрвс, Па5,02005,6Δр,Расчетные данныеПогрешность, %τmaxрвс, ПаΔр, ПаδτδPвсδΔp8005,7175,7824,3-13,812,2-3,0178,5821,56,0167,1832,96,86,4-1,47,2138,9861,17,3135,9864,12,22,1-0,38,7114,9885,18,4118,8881,23,3-3,40,412,679,4920,611,587,3912,79,1-10,00,913,872,2927,812,877,9922,17,3-7,80,630,233,11966,8930,333,0967,0-0,420,4-0,02ПаВеличина пристеночного слоя в каналах МВВН соизмерима со средней120длиной свободного пробега и при давлении 103 Па равна 5·10-6 м, а приснижении давления до 10 Па увеличивается до 5·10-4 м.Обработка рабочих поверхностей ротора и статора соответствует классамточности со среднеарифметическими значениями отклонения профиля от1,25·10-6 м до 2,5·10-6 м (6 класс шероховатости), от 0,63·10-6 м до 1,25·10-6 м (7класс шероховатости), от 0,63·10-6 м до 0,32·10-6 м (8 класс шероховатости).В итоге можно сказать, что шероховатость поверхности не оказываетвлияние на течение газа в каналах проточной части МВВН в рассматриваемыхусловиях работы.4.3.

Влияние геометрических параметров каналов в проточной частимолекулярно-вязкостного вакуумного насосаНа течение газа влияют следующие параметры геометрии канала:1.высота канала – h;2.ширина канала b (большего основания в трапецеидальном профиле);3.отношение высоты канала к его ширине  4.угол наклона боковой стенки канала к его высоте – α;5.угол наклона боковой стенки канала к большему основанию β = 90° – α;6.угол наклона каналов к торцевой поверхности ротора или статора γ;7.число каналов на роторе или статоре N;8.длина канала LК.h;bВ первую очередь основное влияние на течение газа в каналахмолекулярно-вязкостной проточной части оказывает форма канала.

В даннойработе исследованы каналы трапецеидальной, прямоугольной, треугольной,многогранной, круглой и эллиптической форм.Использование прямоугольной формы каналов не эффективно. Так как приизготовлении прямоугольных каналов кромка между ними будет увеличена изтехнологических особенностей изготовления. При увеличении ширины кромки121между каналами увеличивается сопротивление, оказываемое ею, на нормальнопадающий поток газа, что ухудшает откачную характеристику проточной частинасоса.Одним из основных недостатков треугольной формы каналов можносчитать малую эффективную площадь сечения канала по отношению к другимформам каналов, что снижает быстроту действия и отношение давлений,создаваемых проточной частью насоса с треугольными каналами.

Характеристики

Список файлов диссертации