Розанов Л.Н. Вакуумная техника 1990 (1065500), страница 37
Текст из файла (страница 37)
качки, рчы м' Па((мг с) Обработка Материалы 4!оа !О- „,)О- о 8310 а 4,1 Сталь нержавеющая 410' 1,3 1О-' 10-а !О-~е — 32 4210 а Сталь конструкцион. ная Азот 38.(О ' 1,5.10 ' 199 27,2 Ре Каучук Резина: 7889 9024 ИРП.1015 ИРП.1368 ИРП-2043 — 35 4010 ' 210 ' 10 а...)0 " 3 10' Медь 26,0 51,5 49,9 8,80 42,3 30 10-г 0,9 10-а 2,310 ' 1,010 а 1,310 а — 34 3110 ' Латунь Алюминий 610 ' 710' Никель Резина вакуумная Полизтнлен Фторопласт )О-а Кислород 10 ' Ад Каучук 189 31,4 3.1О- 156 20,1 27,2 22,8 Пирекс Каучук Кварц (чд ~л~~~ Ч(~( Чср ~~ ~!г !9.82) » 1 Козффвциенты газопроннцаемости вакуумных материалов Водород 1,410 а 3010 а 1'2,10-а 20.10-» 1,0 !О"' 3610 а 5,110 ' 2,2.10 'е 2 ~ 3 4,10-а Оксид углерода 2 ! 1,1 10-' Гелий 1 ( 2,3 10ьм 1,5 )О-' 1 3210" где Ко» и Яр» — соответственно константа проницаемости и теплота активации для материала »-й стенки вакуумной системы; Р» и Й» — соответственно площадь и половина толщины»-й стенки; р) и рд — давления с внутренней и наружной сторон стенок; ив число атомов в молекуле газа, проникающего через стенку; Т— абсолютная температура стенки; Я=831 КДж/!Кмоль.К); А)— число стенок вакуумной камеры, арматуры и трубопроводов, изготовленных из различного материала или имеющих разную толщину.
Газопроницаемость возрастает при уменьшении толщины стенок вакуумных камер. Особенно это заметно для деталей типа сильфонов, мембран и т. д., где малая толщина детали определя- 198 ется условиями ее работы. Конструктивными способами уменьше- ния газопроницаемости кроме выбора материалов являются ис- пользование установок с «двойным» вакуумом н охлаждение де- талей во время работы непосредственно в вакуумной камере, Удельное диффузионное газовыделение конструкционных материалов при комнатной температуре Без обработки Вакуум, 450'С, 15 ч Без обработки Хромврование Вакуум, 450'С, 15 ч Без обработки Вакуум, 450'С, 15 ч Без обработки То же При меча нне: () ! мкпа((мкс)-тб (О-' л торн((сма ° с);3) (ар,р л — В(, где (— время, с. Диффузионное газовыделение имеет нестационарную природу, но для большинства газов и материалов постоянная времени этих процессов настолько велика, что они могут рассматриваться как стационарные. Упрощенный метод определения диффузионного газовыделения основан на применении экспериментально определенных значений коэффициентов удельного диффузионного газовыделения !табл.
9.2), зависящих от рода газа, материала и его предварительной обработки, а также рабочей температуры. Газовый диффузионный поток где 㻠— площадь»-го материала, присутствующего в вакуумной системе; А( — число материалов; Ч.р — среднее удельное диффузи.- 199 онное газовыделение материалов вакуумной системы: и У, у,р', 1 1 '7ср = р 1 1 Натекание через оболочку вакуумной камеры происходит в ос. новном по разборным и неразборным соединениям, которые прин.
ципиально не могут обеспечить абсолютную герметичность. Натекание может происходить и по дефектам в структуре сплошного материала. Поэтому возможное натекание в вакуумную установ. ку можно оценить по формуле г Я„= К,/!гЯ,„/т, (9.53) где Яти — минимальный поток, регистрируемый течеискателем (табл. 9.3); К,— вероятность существования течи, меньшей чувствительности течеискателя; У вЂ” число соединении; и — число одновременно проверяемых соединений.
Таблипазз Потоки газов, регистрируемые течеискателями Наименьший регистрируемый поток, м' Па)с Тип течеискателей Назначение Испытание объектов, допускающих откачку То же )У(асс-спектрометрический 10 10 'а !О-гз То же, с дросселнрованием откачки То же, с накоплением Испытание небольших объектов, допускающих откачку Проверка полостей, заполненных галогеносодержащими веществамн Испытания объектов, допускающих откачку Испытания вакуумных систем со стеклянными злемен- тами 10 ' Галогенный с атмосферным преобразователем Галогенный с вакуумным преобразователем Искровой течеискатель 10 ' !О ' 200 Резервом уменьшения Ян при расчете по формуле (9.53) является уменьшение числа испытаний на герметичность. Предельным случаем является одно испытание, когда и=)ьг, и проверяется негерметичность всей установки.
При работе с гелиевым течеискателем такая проверка производится размещением всей установки в атмосфере гелия с помощью полиэтиленовых колпаков или других вспомогательных средств, зависящих от размеров установки. Технологическое газовыделение зависит от типа обрабатываемого объекта и способа осуществления технологического процесса. В проектировочных расчетах его значение принимается постоянным в течение всего времени стационарного режима !г. Для проектировочного расчета стационарный газовый поток выбирается по аналогии со сходными по назначению вакуумными установками.
После окончания проектировочного расчета и разработки конструкции вакуумной установки производят проверочный расчет, уточняя стационарный газовый поток. 9 9.5. Выбор коэффициента использования насоса прн стационарном режиме работы где С 21»а-1) г аф Аг= 3 Го С 2!»' 1 зф А,= !о !»а — 1) Аз =Сзоаф Стоимость вакуумных насосов зависит от их принципа дейст- вия и быстроты откачки. Из современных вакуумных насосов наи- большую стоимость имеют турбомолекулярные, нанменьшую— 20! Для любой вакуумнои установки можно определить оптимальное значение коэффициента использования насоса из экономических соображений. При этом необходимо учитывать, что при увеличении коэффициента использования насоса уменьшаются затраты, связанные с приобретением и эксплуатацией вакуумных насосов, но увеличиваются расходы на изготовление трубопроводов и арматуры. Себестоимость откачки камеры с быстротой 1 м'/с в течение 1 ч (руб ч '/(м' с-))) С = (Сн 1- Са)гг!о -1- (Зн+ За) (9.54) здесь 1, — нормативный срок амортизационных отчислений, ч; Сн — стоимость насоса, руб.
(С,=С)5~') 1 С, — стоимость трубопроводов, затворов, ловушек и другой вспомогательной арматуры, руб. (С, =Сг(/» ); Зн — эксплуатационные расходы на насос, руб/ч (З„=Сзо»а); 3, — эксплуатационные расходы на арматуру, руб/ч (З,=С4(/»а)! где Сь Сг, Сз С4 и Кь Кю Кз, Ка— постоянные, зависящие от условий производства и эксплуатации вакуумного оборудования (рис. 9.9..9.13). С учетом записанных выражений уравнение (9.54) примет вид С=А,Ки '+Аг(1 — Кн) "*+АзКи '+А4(1 — Ки) "', (9.55) З,Ору/э !О' Сн Рйб ю' Юи и' с, к, Типы насосов рубим'с-') — «, руб ч-Ч(м'с — ') — «, Р и с. 9.9. Стоимость вакуумных насосов различных типов в зависимости от их быстроты откачки: ! — перасгруйные; 2 — гетероианные; 3 — врещвзельнье (старой серии); 4- вращательные (павой серии): 5 — двухрогорные; 5 — мзгниторззрядные; !в турбомолекулярные Р и с. 9.10.
Эксплуатационные расходы вращательных насосов типа ВН с различной быстротой откачки: ! — общие расходы; 2 — расходы нв электроэнергию: З вЂ” рэсхолы нз звр. плату; 4 — рвсходы нв материалы; 5— рва«оды нз ремонт 5,4 10 — ' 1,52. 1О 3,17 10"' 1,85 1О ' 316 10 ' 0,330 0,517 0,500 0,451 0,417 Пароструйные Гетероионные Вращательные Двухроторныс Магниторазрядныс 260 1680 3130 2120 4650 0,478 0,900 0,500 0,427 0,206 к, с, Типы зрмвгуры руб ч-'/(м'с — ') руб/(и' с ') «ь Запорная арматура для вакуума: низкого высокого Ловушки: азотные адсорбционныс про- греваемыс 0,077 0,077 8 1О-' 8!О ' 125 2160 0,1 Гг 0,50 0,20 3,4 10 "" 5 10-' 100 0,2 Д руО/с !О Сруб 0,16 558 0,25 юг ю ю' ю-5 /О.! ю- !Оа !О' Опус !О !О " уО 5 /О" /О' Юе 5шнзд Р и с.
9.11. Эксплуатационные расходы вакуумных насосов с различной быстротой откачки: ! — вращательные (новой серяи); !в вращательные (стерай серии); 5 — лвух. роторные; 4 — гетераиониые; 5 — перо- струйные; 5 — мвгниторвзрядаые Р ис. 912. Стоимость вакуумной арматуры в зависимости от про. водимости: ! — звиорнвя арматура для высокого вакууме; 2 — сорбпионные ловушки; З вЂ” запорная ермвгурв нля низкого вакуума) 4 — езотные ловушки (9.57) 203 -5 .2 .Г !ОЗ О,нт с !О' и ю дг ю и, /с Ю Юз Ю Юч 5 и/с пароструйные. Затраты на единицу быстроты откачки для различных насосов могут отличаться в 10' раз. Насосы, имеющие высокую стоимость, обеспечивают остаточную газовую среду, свободную от загрязнения парами рабочих жидкостей, и используются в тех случаях, когда применение' дешевых насосов не обеспечивает качество выпускаемых изделий или не обеспечивает условия проведения экспериментов.
Эксплуатационные расходы вакуумных насосов состоят из затрат на энергоносители, материалы, зарплату постоянному обслуживающему персоналу, профилактические осмотры и ремонт, вызванный отказами оборудования. Нормативный срок амортизационных отчислений (, можно принять равным 10 годам, что при коэффициенте использования рабочего времени 0,85 и трехсменной работе соответствует 55520 ч. Стоимость и эксплуатационные затраты могут быть подсчитаны с помощью коэффициентов С),...,С4 и К(,...,К4, приведенных в табл. 9.4 и 9,5. Таблица 9,4 Стоимостные коэффициенты вакуумных насосов Таблица95 Стоимостные коэффициенты вакуумной арматуры дифференцируя (9.55) по К, и приравнивая полученное выражение нулю, получим условие экстремума: — = — А)К)Ки' ' +А2Кз(1 Ки) '"*+ ' — АзК,Кн ~~'~ )+А,Кн(1 — Кн) (~44')=О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
