Розанов Л.Н. Вакуумная техника 1990 (1065500), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Время работы системы в стационарном режиме зависит от длительности осуществления техпроцесса. Дополнительные условия могут содержать эксплуатационные и конструкторские требования: совместности работы вакуумных насосов в заданном диапазоне изменения потоков или давлений; дублирования систем с целью повышения надежности; регулировки давления в откачиваемом объекте; применения «двойной» откачки и т. д. Проектировочный расчет вакуумной установки в стационарном режиме предусматривает следующие основные этапы; а) выбор вакуумной схемы; б) выбор вакуумных насосов; в) определение конструктивных размеров трубопроводов и выбор элементов вакуумной системы. Вакуумную схему выбирают по аналогии с существующими установками такого же назначения.
При выборе типа вакуумного насоса могут быть учтены особенности осуществляемого технологического процесса, например ртутные выпрямители удобно откачивать парортутными насосами, оборудование для пропитки катушек трансформаторов — паромасляными насосами, установки для изучения свойств материалов при низких температурах — криосорбционными насосами, установки с собственными магнитными полями — магниторазрядными и т. д. Условием стационарного режима работы вакуумной установки является равенство эффективной быстроты откачки 5пе и быстроты газовыделения 5о внутри вакуумной камеры; 5ее=5о.
Быстроту газовыделения можно определить по формуле 5а= Я)р, Таким образом, в стационарном режиме работы для нахождения эффективной быстроты откачки насоса в вакуумной камере можно воспользоваться формулой 5„=(И. (9.64) По найденному значению 5пе, вакуумной схеме и типу насоса по методике, изложенной в $ 9.5, можно найти оптимальное значение Коэффициента использования Ки, вакуумного насоса, непосредственно откачивающего вакуумную камеру. 219 Номинальное значение быстроты откачки насоса, откачивающего вакуумную камеру в стационарном режиме, можно определить по формуле (9.47), которая с учетом обозначений, принятых в исходных данных, примет следующий вид: 5,= !) (9.65) Кизр — Раут где Я и Р известны из исходных данных; Кю опРеделено; Рпр~ — характеристика выбранного типа насоса.
Выбор типа насоса определяется условием рпрт(<Кы1р. Если это условие не выполняется, то неоа(ходимо выбрать насос другого типа с меньшим предельным дав;1ением. По каталогу выбирают вакуумный насос, имеющий номинальную быстроту действия, большую или равную значению, определяемому по формуле (9.65). Если не удается подобрать насос с необходимой быстротой дей. ствия, то можно применить параллельное включение насосов, при котором в соответствии с $ 9.3 эффективные быстроты откачки всех насосов суммируются в откачиваемом объекте.
Аналогично можно выбрать все последовательно включенные насосы. При этом в качестве рабочего давления 1-го насоса р; для насосов, сжимающих газ, нужно принимать максимальное выпускное давление предыдущего насоса, а для сорбционных насосов — их наибольшее рабочее давление Р,!! 11 Р! =Рв<ь-у1/т! где у! — коэффициент запаса; 71=2. Производительность откачки (,! для всех последовательно включенных насосов остается неизменной, рпр, и Кы находят из каталогов, графиков или таблиц. Любой последовательно включенный насос, работающий при стационарном режиме, можно выбрать аналогично (9.65): ~ы! О (9.66) Ки !Р! Рир у Для определения общей проводимости участка вакуумной системы от насоса до откачиваемого объекта или между двумя последовательно соединенными вакуумными насосами воспользуемся основным уравнением вакуумной техники, записав его в следующем виде: Ки! (9.67) Ки! где 1!о! — проводимость участка вакуумной системы от 1-го насоса до предыдущего насоса или откачиваемого объекта.
Проводимость участка вакуумной системы может быть выражена через проводимости отдельных элементов — клапанов, ловушек„ трубопроводов — с учетом их последовательного или параллельного 220 Таблица 9!! Проводимость вакуумной запорной арматуры в молекулвриом режиме течении газа Проводи. мосты мне типы запор- иов арма- туры Диаметры уеловыото прохода, мм Типы запор- «ов арма- туры Проводы- мость, мне Диаметры условыото прохода мм 0,102 0,332 0,0014 0,0040 0,0! 40 0,0400 0,1480 63 100 10 !6 25 40 63 ВРП-63 ВРП-100 КМУ1-10 КМУ!-16 КМУ!-25 КМУ1-40 КМУ1-63 1,2 3,34 13,4 46,25 0,014 О,! 48 0,470 0,011 100 160 250 400 25 63 100 25 ЗВЭ-100 ЗВЭ-160 ЗВЭ-250 ЗВЭ-400 ВЭП-25 ВЭП-63 ВЭП-!ОО ВРП-25 В молекулярном режиме течения вероятность прохождения элемента молекулами газа (9.69) иот 01сеО где с!а — проводимость элемента; с1„— проводимость входного от- верстия; с(о — диаметр входного отверстия.
Вероятность Ра всегда может быть представлена в виде функции, зависящей только от со- отношения размеров элемента, 221 соединения. Если иа участке вакуумной системы имеется несколько последовательно соединенных элементов, число которых равно т, то должно выполняться условие — — +...+ +...+ —. (9.68) 1 1, 1, ! ! и„ и„ ' и„ "' и„ "' и„, ' При проектировании вакуумных систем нужно стремиться к тому, чтобы проводимости всех элементов вакуумной системы были одинаковы: (Уп=(7Я,— — ...
— — 17„= „. =(7 ь Из (9.68) следУет, что 1!п=п!11оь Проводимость любого нз элементов участка вакуумной системы должна быть в уп раз больше, чем проводимость самого участка. Сложные элементы — ловушки, клапаны, затворы — выбирают по каталогам (табл. 9.11). В случае отсутствия необходимого элемента возникает задача проектирования специального элемента. Составляется расчетная эквивалентная схема, при этом сложный элемент разбивается на более простые соединенные последовательно или параллельно расчетные элементы.
значение которой остается постоянным при подобном изменении размеров элемента. Задавшись принципиальной схемой элемента, можно определить все относительные размеры, а следовательно, и значение функции Рь Так как значение 1/; известно, то из (9.69) можно найти диаметр входного отверстия с(О и все остальные размеры элемента. Пользуясь компоновочной вакуумной схемой, определяют длины всех трубопроводов.
Режим течения газа можно определить по диаметру входного патрубка насоса и заданному рабочему давлению. Пользуясь приведенными ранее формулами для расчета проводимостей трубопроводов при различных режимах течения, по известной проводимости и длине трубопровода всегда можно определить его диаметр.
Рекомендуется выбирать следующие номинальные размеры условных проходов элементов вакуумных систем (мм): 0,1; 0,25; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300. Для использования в фланцевых, штуцерных соединениях и элементах трубопроводов допускается применение следующим номинальных размеров условных проходов (мм): 8; 12, 20; 32; 50; 80; 125; 200; 320; 500; 800; 1250; 2000; 3150; 5000 (ГОСТ 18626 — 73).
$ 9.10. Пример проектировдчного расчета вакуумной системы в стационарном режиме работы Выберем для проектировочного расчета вакуумную систему установки, обеспечивающую возможность получения сверхвысокого вакуума. Исходные данные: !) суммарная производительность газовыделения и натекания 9=4 1О-' ма Па/с; 2) рабочее давление в вакуумной камере р=10-' Па; 3) время работы системы в стационарном режиме !с=3600 с; 4) размеры откачиваемого объекта: се=500, 1=1000 мм; 5) дополнительные условия — использование магниторазрядного, пароструйного и вращательного насосов.
1. Выбор вакуул!ной схемвь Выбираем вакуумную схему, изображенную на рис. 9,23. 2. Выбор вакуул!ных насосов. а. Выбор сверхзысокоэакуумного насоса, В соответствии с дополнительным условием для сверхвысоковакуумной откачки выбираем магниторазрядные насосы серии НМД с предельным давлением рнрз=7 10-' Па и диапазоном быстрот действия от 6 10 'до 1,2 м'/с. Эффективную быстроту откачки в откачиваемом объекте определяем по (9.64); 5,4~=Я/р~ — — 5 10 '/10 '=5 10 ' м'/с. Найдем коэффициент использования магниторазрядного насоса.
Пользуясь методикой, изложенной в $9.5, или рис, 9.25, ю' при п=3 находим для 5,а= = 10 ' ма/с оптимальное значею' ние коэффициента использования К„1 — — 0,35. Воспользуемся формулой (9.65) для нахождения номинальной быстроты действия: ю' е 5,= Ки1Р1 Раш 4.10 — а =-1,17 ыз/с 0,35 !О-в — 7 !О-' Ближайший по быстроте действия магниторазрядный насос НМДО-1 имеет следующие характеристики: Номинальная быстрота действия, м'/с диаметр входного патрубка, мм Наибольшее рабочее давление, Па Наибольшее давление запуска, Па Предельное давление, Па ю' Ют Юх и' гр' ГО' ЮлРяо Рис.
930. Быстрота действия ваку- умных насосов: т — НМД-1, т — Н-ОЯВС; 3 — ВН 01 при раалннных данлениах иа входе в насос 1,20 250 1О"' 10е 7,0.10 а 5 а — — — — 6,5 10 — ' мз1с. Катря — Рорт 0 13 5 !0-з — 3 10-4 Ближайший по быстроте действия пароструйный насос Н-0,15С серии Н имеет следующие характеристики: 223 Зависимость быстроты действия насоса НМДО-1 от давления на входе в насос приведена на рис. 9.30. б, Выбор высоковакуумного насоса. В соответствии с дополнительными условиями выбираем серию паромасляных насосов типа Н, имеющих предельное давление р„ря — — 3 10-4...4 10 — а Па с диапазоном быстрот действия от 1,5 10 Я до 30 мз/с.
Рабочее давление парамасляного насоса выбираем по наибольшему рабочему давлению магниторазрядного насоса с коэффициентом запаса ср=2. Тогда ря=10 1/гр=5 1О з Па, что соответствует эффективной быстроте откачки 5аэя — — Яlря=4 1О О/(5 10 — ') = =8 10-О мз/с По методике, изложенной в $9.5, или по рис.
9.22 при а=5 находим при 5,р=8 10 — ' м'/с оптимальное значение коэффициента использованиЯ .Кия=0,13. НоминальиаЯ быстРота действиЯ паРоструйного насоса 10 4 8 4 4 1О-' 10' Зависимость быстроты действия насоса ВН-01 от давления на входе приведена на рис. 9.30. 3. Определение конструктивных размеров трубопроводов и выбор элементов вакуумной системы а. Сверхвысоковакуумная система. Найдем общую проводимость участка вакуумной системы от магниторазрядного насоса до ваку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
