Фролов Е.С. - Вакуумная техника (1037534), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Если тре. буется получить возможно более низкое предельное остаточное . давление без применения низкотемпературных ловушек, то в качестве рабочей жидкости используют вакуумное масло с низким давлением пара. Конструнрованне и отработку на. соса выполняют обычно для определен. ной рабочей жидкости, поэтому характеристика насоса оптимальны для этой жидкости, Для работы на другой раба.
чей жидкости необходимо подбирать (измененнем мощности) новый опта. мальный режим работы насоса. Предельное осюагаочнов давление на. соса определяется обратной днффузией газа со стороны форвакуума, давлением пара жидкости прн температуре стенок насоса, выносом газов со струей пара нэ кипятильника, а также газозыдеве пнями стенок насоса. Обратная диффузия газа через струю зависит от давления газа под струей плотности н скорости паровой струн молекулярной массы газа. Влияние обратной диффузии газа нз областа форвакуума снижается с уменьшением перепада давлений над струей и под ней.
В свина с этим оптимальные пре' дельные остаточные давления получают при работе е многоступенчатымн .наса сачи. При оптимальной для откачан данного газа мощности нагреззте"" мно ,ступенчатого (трех- н четырех„ ячатого) насоса обратная диффу- зия яя в общем случае не является решаю- ям фактором прн определении пре. дельного остато того давления. Только арн откачке легких газов н мощности, ,1тнмальной для откачки воздуха, про- тнводнффузня может быть столь вели- ка что малейшее изменение.
выпуск- ного давления приведет к изменению предельного остаточного давления на- соса. Давление пара рабочей жндкостн насосов (за исключением ртути) обычно яа несколько порядков меньше реаль- ного предельного остаточного давления я поэтому не влияет на него, Однано ярн повышения температуры стенки насоса зто влияние может оказаться существенным, Так, при повышения температуры воды, охлаждающей на- сос, от 293 до 323 К предельное оста- точное давление прн работе на масле ВЯ.1 возрастаег в несколько раз, а з насосе с воздушным охлаждением при тзком же повышении температуры охлаждающего воздуха — на двз по- рядка.
Важное значение имеет также вынос газа со струей нз кипятильника. Этот процесс обусловлен двумя факторами. Во-первых, прн конденсации паровой струи на стенках насоса происходит частичное растворение откачиваемого газа в конденсате, причем, попав вместе с конденсатом в кипятильник, газ увле- кается с паром к соплу н выделяется аз струи в откачнваемый объем, Во- вторых, некоторые рабочие жидкости, нагреваясь до рабочей температуры в кипятильнике, могут частично разла- гаться с выделением газообразных про- дуктов (так называемый термичесянй "рекинг масла), которые выносятся со струей в откачнвасмый объем.
Естественно, что термическое разло- жение рабочей жидкости нзтенсифн- зз а"Руегся с повышением температуры зра в кипятильнике н, соответственно, увеличением мощности нагревателя. 'ледовзтельно, кривая зависимости на предельного остаточного давления от нин, щностн нагревателн должна иметь яре ннмум. С увелнченнем мощности чала редельное остаточное давленне снауменьшаегся вследствие уменьпеннн обратной диффузия, а ватам, достигнув минимума прн некоторой мощности, начинает возрастать вследствие выделения газообразных продуктов термического разложения масла.
Количество газов, попадающих нз струи с конденсатом в кипятильник, существенно зависит от растворимости газов в конденсате, температуры конденсата и давления, нри котороч происходит растворение газа в конденсате. Чем меньше давление, прн котором газ контактирует с пленкой конденсата, н выше температура конденсата, тем меньше растворимость газа в конденсате н, соответственно, меньше эмиссия' газов нз струи и предельное остаточное давление насоса. На предельное остаточное давление существенно влияет выделенне газов нз стенок насоса. Обезгажнванне стенок насоса прогревом до Т = 370 К позволяет понизить предельное остаточное давление насоса более чем на порядок. Наибольшее выпускное давление насоса определяется работой последней выпускной ступени н зависит главным образом от плотности струи, расхода пара через сопле н конструйцнн ступени.
Для увеличения наибольшего выпускного давлення необходимо увеличивать плотность паровой струн и расход пара через сопла, т. е. мощность нагревателя. Наибольшее выпускное давление высоковакуумного насоса завнснт от впускного давления, причем характер ззвиспмостн определяется главным образом конструкцией выпускяой ступени. Во многих конструкциях высокоаакуумных насосов выпускная ступень выполнена в виде эжекторного узла с коннческой сужающейся камерой смешения. В этих насосах наибольшее выпускное давленне возрастает с увелнченнем впускного давления. Обычно насосы характеризуют наибольшим выпускным давлением прн предельном остаточном давлении нлн прн наибольшем впускном давлении в рабочем диапазоне (днапазон давлений, в котором быстрота действия постоянна).
Для сравнительной оценки степени совершенства днффузнонньж пароструйных насосов применяют удельные характеристики, важнейшие иэ кото- Диез!Ряевоииио насосы сгрувныв вляуумные насосы 326 Ч,яе/яио яу $у яу а юо аб Рос. иэслэ яессо рых — удельная быстроте действия, вакуум-фактор и термоднвамическнй К ПД. Удельная быстрота дейсшэия — зто быстрота действия 5и насоса, отнесен- ная к единице плоШади г сечения впускного отверстия; 5„=- 5 (Р. (10.25) Для лучших конструкций современ- ных диффузионных насосов 5 л —— = 5,0...6,5 дмэйс.смэ). Вакуум-факгяоо — отношение фактя- чуской быстроты действия 5ф насоса к теоретической максимально возмож- ной быстроте действия 5„: Ф = 5ф/5,. (10.26) Вакуум-фактор — более наглядная.
характеригтика работы вакучмеы. на- сосов, чем удельная быстрота действии, так как непосредственно указывает, насколько фактическая быстрота дей- ствия отличается от предельно нозмож. ной. Прн этом удельную теорегическую быстро~у действия ьюжно рассматри- вать как объем газа, который теорети- чески может пройти через ! сме пло- щади диффузионной диафрагмы в еди- нипу врем~ни, Так, прн откачке воз- духа при Т = 293 К в области ннэквх давлений (молекулорный режим тече- нач газа) 5, =-.
!!,6дмэ/(с смэ). Для большннства современных насосов вз. к!ум-фактор Ф оа 0.3...0,5, Термодияамииский ХПД в соответ- ствии с выражением (! 0.5) для различ- ных пароструйиых диффузионных вэ- сосов составляет 10 о ..!О э,т. е только сотые нлн десятые коли процента мощности нагревателя затрачнваютгя нэ совершение работы сжатия газа. Иногда на практике прн оценке вакуумню о насоса в кзчгсгае технико-' экономического показателя применяют так называемую удельную мощность, т. е.
Расход мощности на единицу быстроты действчя, Вт с/дмэ. д = М/5. Подт) Однако ягот показатель недостаточен для технико. экономической ха(зкте- ристики вакуумного пароструйного на- соса. так как не учитывает ьанболь- шего выгуск.юго язвления, а следовательно, и степени сжатия газе. Между тем, как уже указано„молви ость нагревателя сушественно зависит ог наибольшего выпускного давления: чем больше выпускное давление, тем бояь. шая мощность должна быть подведена к насосу. Комплекснь|м показателем являотся термодинамическнй КПД, ко.
торый с учетом выражений (10.25) (!0.27) можно записать в виде т) = —,РЙТ1п6, (10.28) Ф у' где р — плотно ть газа пря давления Рво' у == М'5т Из выражения (10.28) следует, что КПД вакуумного пароструйного насоса возрастает с увеличением вакуум-фак. тора Ф, степени гжатия газа рвыи/рэп к уменьшением удельной мощности у'. В высоковакуумных насосах еря Ыстсчении пара из сопла часть линий тока паровой струи направлена в сторону откачиваемого объема, поэтому происходит частичная миграция паров рабочей жидкости нз насоса в откочн. ваемый сосуд.
Кроме того, исто, никами миграции парэ являются конденсат рабочей жидкости, находящейся на стенках кори!са в верхней части насоса и испаряющейся при температуре стенки, а также поверхность сопла. яа которой проигмодят частичная конлен. сания пара нз струн и последующее яспарение конденсата при температуре сопла В ряде конструкций насосов сушественнук1 ми~рацшо паров рабочей жидкости в отьэчнваемый сосуд ьюгут вызывать неплотности крепления верхнего сопла (вытеканне пара нз-яод гайки, кръоашей сопл >].
Мю рация паров рабочей жидкости иа иагогэ я откачсчлемый сосуд нежелательна по ряау причин (например, загрязнение огуаччв:юмой системы, по-, тери рабочей жиякощн э насосе). Кроме того, миграция паров масла из струн насоса в откачнваемый сосуд может в значительней степени измевять остаточное давление в системе. Обратный поток паров масла нэ насоса з откачинземую систему для большей части ' насгюов составляет 0,1...0,01% потока пара, истекающего 1з верхнего сопла насоса; в с/однем по сечению входного отверстая *бра~ ный поток составляет 11..
5) Х Х 1О э мг/(ч см'). При установившемся режиме работы насоса обратный поток масла практически постоянен. Увеличение впускного давления в шираком диапазоне рабочих давлений не приводит к изменению обратного потока масла. Обратный Поток практически не меняется в диапазоне впускных давлений 10-о... 10-э Па, а при давлении более 1О э Па уменьшается (рис. 10.33).
Это объяс. няется, по-видимому, тем, что напуск воздуха в насос до давлений более 10 ' Па приводит к переходу молекулярного режима течения газа вмолекулярно-вязкостный, при котором вероятность возврата молекул мзсла в насос возрастает в результате увеличения числа столкновений с движущимися навстречу молекулами газа. Однако следует учитывать, что повьппение впускного давления до значения, при котором достигается наибольшее выаускное давление насоса, может привести к нарушению режима работы насоса; прн этом последующее восстановление нормального режиме работы сопровождается значительным увеличением, обратного потока масла.
Повышенная миграция паров рабочей жидкости происходит ори пуске н остановке насоса. После включения нагревателя (в течение !5 мнн) обратный поток равен нулю (рнс. ! 0.34), так как происходит разогрев кипятильника, н температура масла еще низкая (этот перэод соответствует подводу теплоты, компенсирующей тепловые потери в насосе). Далее температура масла быстро повышаегся, нз сопла истекает несформировапный еще дееву. козой потех, что гоиводит к резкому увеличению обратного потока масла нз насоса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
