Розанов Л.Н. Вакуумная техника 1990 (1065500), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Проверочный расчет осуществляется для определения характеристик существующих вакуумных систем или уточнения проектировочных расчетов, Исходными данными являются: 1) вакуумная схема; 2) спецификация элементов вакуумной системы и их характеристики (в том числе откачиваемых объектов); 3) спецификации материалов, используемых в вакуумной системе, и их удельные газовыделения; 4) минимальный поток Я,„, регистрируемый течеискателем; 5) число проверяемых соединений т; 6) технологическое газовыделение Я . Проверочный расчет можно разделить на несколько этапов, выполняемых в тако*" последовательности: 1) определение собственного газовыделения; 2) расчет распределения давления; 3) графическая проверка правильности выбора насосов; 4) проверка возможности запуска установки; 5) определение области совместной работы вакуумных насосов; 6) расчет себестоимости откачки. Собственное газовыделение вакуумной системы складывается нз газопроницаемостн и диффузионного газовыделения конструкционных материалов Я„Я, а также натекания Я„через оболочку вакуумной системы.
Оно определяет предельное давление, которое может быть получено в вакуумной установке. 214 Газопроницаемость определяют по (9.51) и табл. 9.1, ь диффузионное газовыделенне — по (9.52) и табл. 9.2. Для определения возможного натекания в вакуумную систему Я„воспользуемся формулой (9.53), в которой Кв — вероятность существования течи, меньшей чувствительности течеискателя; ее можно выбрать равной 0,2, а число испытаний на герметичность гп равно числу разборных и неразборных соединений, Минимальный поток 47„, регистрируемый течеискателем, определяется типом течеискателя (табл. 9.2). При расчете следует определить отдельно собственное газоотделение системы и откачиваемого объекта.
Если собственное газовыделение системы составляет не более 204/4 от тех же значений для откачиваемого объекта, то их можно просуммировать, считая, что весь газ выделяется в откачиваемом объекте. В этом случае расчет распределения давления по длине вакуумной системы будет выполняться с запасом и можно рассматривать более простой случай вакуумной системы с сосредоточенными параметрами. Общее газовыделение вакуумной системы в стационарном режиме работы складывается из собственного н технологического газовыделения: С=Я, +(), (9.59) Давление во входном сечении вакуумного насоса запишем согласно (9.14): Р.
=Р.р +ФБ (9.60) где р„; и 5 ~ — предельное давление и номинальная быстрота откачки соответствующего насоса. Повышение давления на последующих элементах 1-го участка вакуумной системы можно определить по потоку Я и проводимости й-го элемента Уы. "Р =%(7а. (9.61) В местах, где имеются сужения трубопроводов, наблюдаются скачки давления др =ф(7,, (9.62) ! / где Ущ — пРоводимость )ьго отвеРстиЯ. Давления в сечениях между элементами участка вакуумной системы можно рассчитать по формуле р,„= р, +а1Ю., +Ц~и,ь (9.63) Предельное давление р,рг может уменьшаться только на ловушке. Второе слагаемое в (9.63) постоянно, а третье только возРастает.
На ловушке возможно как увеличение, так и снижение давления в зависимости от того, какое из слагаемых (9.63) вносит наиболее существенный вклад в изменение давления. При- 215 с устойчивым газовыделением можно ограничиться частичной совместностью работы насосов. В вакуумных системах с переменным газовыделением, например в вакуумной металлургии, необходимо обеспечивать полную совместность работы насосов, По данным $ 9.5 можно рассчитать себестоимость работы установки в течение часа Сч=С5,е, а в течение года при двухсменной работе С, = 4 000 С5,е. Р~ Рг Ра Р Рис.
928 ' Графическая проверка выбора вакуумных на- сосов Р и с. 9.27. Распределение давления в вакуумной системе мерный график распределения давления между насосом н откачиваемым объектом показан на рис. 9.27. Полученные расчетные точки соединены прямыми линиями, что соответствует реальному распределению давлений в молекулярном режиме течения газа. В других режимах такой график можно рассматривать как упрощенный.
Для точного описания распределения давления между граничными элементами вакуумной системы в вязкостном режиме нужно воспользоваться формулой (9.10). Распределение давления удобно строить отдельно для собственного газовыделения установки и общего газовыделения.
Первое является характеристикой самой установки, а второе — характеристикой осуществляемого в ней технологического процесса. Графическая проверка выбора вакуумных насосов позволяет определить их рабочие давления. По графическим характеристикам насосов строятся их эффективные быстроты. откачки. Для первого насоса в откачиваемом объекте, для второго — на выходе первого насоса и т. д. в соответствии с формулами (9,49) и (9.50), Пересечение этих кривых с кривой быстроты натекания 5=9/р определяет рабочие давления всех насосов (рис. 9.28), Проверка возможности запуска установки осуществляется графически по рис. 9,28.
Запуск установки возможен, если при всех давлениях выше рабочего в откачиваемом объекте быстрота натекания меньше, чем эффективная быстрота откачки насосов. Совместность рабо1ы последовательно или параллельно включенных насосов обеспечивается, если давление в их выходных патрубках ниже максимальных выпускных давлений этих насосов. Методика определения области совместной работы насосов по потокам или рабочим давлениям описана в $9.3.
Возможна полная и частичная совместность их работы. В вакуумных системах 216 9 9.8. Пример проверочного расчета вакуумной системы в стационарном режиме работы Для проверочного расчета выберем простейшую вакуумную систему, показанную иа рис. 9.29, а, Откачиваемый объект и трубопровод изготовлены из нержавеющей стали. Вакуумная система находится в атмосфере азота при давлении 10' Па и температуре 300 К. Проверка на герметичность осуществляется галогенным течеискателем с атмосферным преобразователем.
Число одновременно проверяемых соединений я=1. Технологическое газовыделение отсутствует. Определение собственного газовыделения. По формуле (9,51) н табл. 9.1 находим удельную газопроницаемость е)„а по (9.52)— среднее газовыделение д,р. Суммарная поверхность откачиваемого объекта и трубопровода, изображенных на рнс. 9.29, а, может быть рассчигана по формуле 4 Р =- '~' Р, =4,7Рв+ 2,4Р~„ 1-1 где Р и Р,— в метрах. Газопроницаемость и диффузионное газовыделение конструкционных материалов для всей установки (ма Па/с) Я,+0„=07„+~),р) Р=О)п+(),р)(4,7Р'+2,4Р,). По указанному типу течеискателя из табл.
9.3 находим минимальный поток, регистрируемый течеискателем: Я„=10 т ма Па/с. Всего проверяемых соединений десять (два в трубопроводе и восемь в камере), Число испытаний на герметичность равно числу соединений (пг= — 1). По фоРмУле (9.53) полУчим Я,=0,2 10Ятн= =2 1О т ма Па/с. Собственное газовыделение установки Я,=Як+ + Оп+Як= (па+пер) (4 7Ра+2 44Рв ) +2'1О ~ м Па/с. Дли Пп+ +9ср=2 10 —" м'Па7(ма с), Р=1 м, Р,=0,5 м полУчим (ече= =2 1О-' м'Па/с.
Расчет распределения давления. В схеме рис. 9,29, а расчет проведем для двух сечений вакуумной системы: одно — между откачиваемым объектом и трубопроводом, второе — между насосом н трубопроводом. Давление в сечении между насосом и откачивае 21( ЗнпРпр Р Рорн Рн 91 1)т ~'от в е С учетом (9.62) запишем выражение для давления в откачиваемом объекте: О, (1' — ):)О)'))т) рб — рк+ Др/ — )ук+ т 91))„ ))и)'))г =Рпр+ Яс .ч + 121 утт + 91)чт / ' На рис.
9,29, б представлено распределение давления по длине трубопровода при рпр — — 1О-О Па, 5„=1 ма)с. Давление в откачиваемом объекте ро=2 10-' Па. 9 9.9. Проектировочный расчет вакуумной системы в стационарном режиме работы Проектировочный расчет выполняется при разработкеновыхвакуумных машин и установок.
Целью такого расчета является выбор откачного оборудования, арматуры и определение размеров соединительных трубопроводов из условия обеспечения заданного рабочего давления в вакуумной камере. Основные технологические процессы в вакуумной камере осуществляются в стационарном режиме работы вакуумной установки.
Для этого режима течения газа характерно постс .нное или медленно меняющееся технологическое газовыделение. 218 и) б) Р и с. 9.29. Проверочный рас. че вакуумной системы в стационарном режиме работы: и — вакуумная схема, б — распредепение дпппення по длине трубопро. вода мым объектом вакуумной системы с сосредоточенными параметрами рассчитываем по формуле (9.60): Рн= хопр+ с с/5хн Проводимость трубопровода круглого поперечного сечения при молекулярном режиме течения ()тр — 121Р,', Согласно (9.61), давление на конце трубопровода Проводимость входного отверстия нз откачиваемого объекта в трубопро.
вод при молекулярном режиме Минимальная стоимость вакуумной системы достигается выбором оптимального значения коэффициента использования вакуумного насоса. В качестве исходных данных прн проектировочном расчете должны быть заданы: 1) суммарное технологическое газовыделение и натекание Я; 2) рабочее давление в вакуумной камере р; 3) время работы в стационарном режиме 1,; 4) размеры откачиваемого объекта: диаметр б(, длина 1; 5) дополнительные условия. Суммарное газовыделение и натекание задается ориентировочно по аналогии с существующими конструкциями. Рабочее давление в вакуумной камере полностью определяется требованиями технологического процесса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
