Розанов Л.Н. Вакуумная техника 1990 (1065500), страница 43
Текст из файла (страница 43)
По ГОСТ 18626 — 73 выбираем 4(73=8 10-3 м, что соответствует х/37=2,! 10 3 М'/С. ТОГда ПОЛУЧИМ 4(33=4133=4473 8 10-3 М. В качестве клапанов на втором и шестом участках по табл. 9.11 выбираем КМУ'1-10 с диаметром условного прохода 413=10 мм и проводимостью 0,0014 м'/с. Проводимость клапана в молекулярновязкостном режиме несколько больше, чем в молекулярном. Разницей проводимостей в данном расчете пренебрегаем.
Выбираем ловушку, имеющую дт=10 мм и проводимость 1/34= =1,6 10 — 3 мз/с. Общую проводимость находим из следующего выражения: 7 з Е оз „, Е73! откуда е/33.=2,53 10 ' м'/с. Общая проводимость выбранного участка вакуумной системы 2,53 10-4 мз/с, что несколько больше требуемой 2,3 1О 4 мз/с. Коэффициент использования механического насоса в системе К,— «" = 2'53 1О ' — 0,72. Я 3+Егоз 10-4 ! 2,53.!0-4 Коэффициент К„з —— 0,72 близок к оптимальному значению О,?. Рассчитаем распределение давления по длине участка вакуумной системы от механического до пароструйного насоса.
Давление во входном сечении насоса, согласно (9.60), ~',) 4 !0-3 р„,=рв,+ — =4+ — =4 Па. ао Злы 4 10-4 Перепад давления на элементе 7 4.10-3 Егрт=ФЕ/37= =1 9.10 — з Па 2,1 1Π— 3 230 Аналогично находим перепады давлений иа остальных элементах, рассчитывая давления на входе и выходе каждого, Полученные результаты заносим в табл. 9.14 и строим график распределения давлений (рис, 9.33). В элементах 1, 2, 3, 4 принимаем предельное давление механического насоса с ловушкой 4 10 ' Па. Таблица 914 Распределение давления па участке вакуумной системы от механического насоса до пароетруйиого Давление на выходе нэ элементов, Па Перепад давлении иа элементах дл, Па Проводнмоеть зле. ментов 47, мз7е Предельное давление рэм Па давпенне на входе в эле.
ментах, Па Название элементов Трубопро- вод № 7 Клапан № 6 Трубопро- вод № 5 Ловушка № 4 Трубопро- вод № 3 Клапан № 2 Трубопро- вод № 1 2,! 10-4 1,4 10 — ' 2,!. !О ' 1 9 !О"з 286 !О ' 1,910 3 0,4 0,4 1,610 з 21 10 — 3 25!О' 1'9,! О-з 0,4 0,4 4 0,4 0,4 0,41 0,41 0,41 2 86.10-з 1,910 з 14!О' 2,!.10 ' 0,4 0,4 9 9.11. Расчет централизованных вакуумных систем Р и с. 9 34 Схема централизоваииой вакуумиой системы 231 В централизованных системах откачки одним насосом одновременно откачивается несколько объектов, подключенных к общему коллектору.
Примером централизованной системы является подключение нескольких высоковакуумных насосов к одному форваку. умному насосу. Расчетная сх,ма централизованной откачки показана на рис, 9.34. Вакуумный насос через трубопровод длиной 1! проводимостью Е/! подключен к коллектору длиной 1,. Откачиваемые насосы с производительностями Я7, ..., 4,7„ соединены с коллектором через соединительные трубопроводы длиной Ь7,.„,/.п Оз 04 й»-4 йе и характеризуются известными коэффициентами одновре- 7 г и-7 л менности работы т и неста- 5» бильности рабочего давления !4 Е т 4» 877 -,а»л. р, рз Л»-т рл Дчя коллектора на участ- 0 74 !» ках между последовательно /741 ЕР41 Еи»1 подключенными откачиваемы- !» ми насосами в установившемся режиме справедливы следующие уравнения газовых потоков: т ~ ь(сй'с =(72(рг — р,); КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ (9.70) т '«~ с,)сдс=(72(р,' — р,); с-з т()„2', = (7„(рл — р„,).
Систему (9.70) можно переписать в другом виде: и Рг = Рс+ У~ счссй'с г с-г л и р =р -'; ( — 2;оср -ь — „до,г,): 2 3 С-2 с-з и р;р'; ( — „уер -г'- -' р'р' ~. При заданных размерах коллектора, определяющих проводимости (72, ..., (/„, потоках Ог, ..., О„ и давлении в одной из точек подключения откачиваемых объектов (обычно р ) из системы (9.7!) могут быть определены давления во всех остальных сечениях коллектора, в том числе и давление рс. Давление р„при централизованной откачке насосов выбирают меньше максимального выпускного давления высоковакуумного насоса. Быстрота действия насоса (номинальная) я 'ес С(ирс Ряр рл ра о — ч рр р р '(о,= тор); с с Кн — коэффициент использования насоса; рс — давление в месте подключения первого откачиваемого объекта; рпр — предельное давление насоса. Проводимость трубопровода 1 определяют по формуле (ус ††= Кррож/! — К„.
По найденному значению проводимости ()„длине трубопровода (с, предварительно определив режим течения газа, можно найти диаметр первого трубопровода с(с. 232 Диаметры соединительных трубопроводов длиной Ес, ..., Е, определяют из проводимостей по заданному перепаду давления между коллектором и откачиваемыми объектами (С'с=с?с/брс. 1. Каков вид зависимости давления по длине трубопровода при вязкостном и молекулярном режимах течения? 2. В каках случаях целесообразно применять параллельное или последовательное соединение вакуумных насосов? 3.
Как рассчитать эквивалентную проводимость параллельно или последонательно соединенных вакуумных трубопроводов? 4. Чем определяются условии полной совместности работы последовательно включенных вакуумных насосов? 5, Какие виды газовых нагрузок характерны для вакуумных систем, работающих в стационарном режиме? б. Чем объяснить наличие оптимального коэффициента использования вакуумных насосов, работающих в стационарном режиме? 7.
Чем отличаются типовые вакуумные системы для получения низкого, среднего и высокого вакуума? 8. В каких случаях применяются трех-, двух- и однотрубные централизованные систер.ыр 9. Каковы исходные данные для проверочного расчета вакуумной системы? 1О. Назовите этапы проектировочного расчета вакуумной системы. ГЛАВА 10 НЕСТАЦИОНАРНЫИ РЕЖИМ РАБОТЫ ВАКУУМНЪ|Х СИСТЕМ 9 10.1. Условия квазистационарности На начальной стадии удаления газа из вакуумной системы и при изменении условий работы всегда происходит изменение во време. ни давлений в различных частях вакуумной системы, т.
е. существует нестационарный режим работы. При этом режиме понятием проводимости трубопровода, введенным при постоянной разности давлений на его концах, уже пользоваться нельзя и расчеты системы существенно усложняются. В некоторых случаях нестационарный режим работы вакуумной системы может быть сведен к квазистационариому режиму, когда время установления равновесного давления в трубопроводе значительно меньше, чем в откачиваемом объекте.
Изменение давления в трубопроводе происходит значительно быстрее, чем в откачиваемом объекте, В этом случае в каждый момент времени распределение давления в вакуумной системе можно рассчитывать так же, как в стационарном режиме. 233 Математически условие существования квазистационарного режима может быть записано через соотношение временных постоянных: — )) 1, (10.1) р~вэ где т,=$'/Б,ф, )у — объем откачиваемого объекта; Я,ф — эффективная быстрота откачки объекта; те=)У,р/с/; )У,р и (/ — объем и проводимость трубопровода.
В связи с тем что З,е всегда меньше 1/, условие (10,1) с запасом будет выполняться, если (У/У„))1. (10.2) При выполнении условия (10.1) трубопровод можно рассматривать как часть откачиваемого объекта, объем которого равен (У+ + )Уср. Примером существования квазистационарного режима работы вакуумной системы с большим откачнваемым объектом является откачка обьекта от атмосферного до рабочего давления, В этом случае давление в откачиваемом объекте является функцией времени, но в каждый момент времени газовый поток на входе и выходе из трубопровода практически не изменяется.
Таким образом, можно различать три режима работы вакуумной системы; стационарный, нестационарный и квазистационарный, Для стационарного режима характерна неизменность во времени давлений и потоков во всех сечениях вакуумной системы; выполняется условие сплошности потоков. Оесгационарно1й режим характеризуется зависимостью давлений и потоков в различных сечениях вакуумной системы от времени откачки. Квазисгационарный рсжиле— это разновидность нестацнонарного режима, при котором выполняется условие (10.1).
Задачи, связанные с изучением течения газа по вакуумным трубопроводам в стационарном н нестационарном режимах работы, имеют только приближенную аналогию с задачами расчета электрических цепей с пассивными и активными элементамн. Трудность электромоделирования вакуумных систем заключается в том, что сопротивление элементов вакуумных систем зависит от давления и формы предшествующего элемента, 9 10.2.
Расчет газовых нагрузок Нестационарное газовыделение из конструкционных материалов состоит из следующих независимых компонентов: десорбциониого и диффузионного газовыделения, газопроницаемости, натекания. Десорбционное газовыделение связано с десорбцией газов и паров с внутрикамерных деталей, стенок камеры, трубопроводов и арматуры. Особенно нежелательными являются пары воды н масел, 234 адсорбируемые на внутренних п,нкпо/н' поверхностей вакуумной камеры. Вода конденсируется на стенках во время напуска ат- ят' 5 мосферного воздуха при загрузке обрабатываемых нзде.
лий, источником паров масел я могут являться вакуумные на. 1п' йз сосы. Изотерма адсорбции паров воды на нержавеющей стали, юп' япв полученная экспериментально, представлена на рис. 10.1. Ко- Ряс. 10.1, Равновесная вдсорбпкя пвличество адсорбированных па ров волы вв верыввеюшей стали пря ров воды при давлениях 665... комнатной температуре 0,665 Па находится в пределах 0,152 „.
0,013 м'Па/ме. На этом же рисунке по оси ординат показано количество мономолекулярных слоев воды на поверхности стали, полученное из выражения В=Ма/аы где У=2,45.10во — количество молекул газа в 1 мв при давлении 1 Па и температуре 298 К; а~ — — 4,9 10'е 1/ме — количество молекул воды, необходимое для образования одного монослоя на поверхности 1 м'. Для аналитического описания изотермы адсорбции паров воды можно воспользоваться уравнением Фрейндлиха, записанном в виде 1йа=! яК+ — 1цр, (10.3) и где К=0,0185 и п=2,9 — константы, зависящие от природы адсорбента, адсорбнруемого газа и температуры поверхности вакуумной камеры; р — давление паров воды в камере, Па. Конструктивным способом уменьшения десорбционного газовыделения паров воды является использование шлюзовых загрузочных устройств, благодаря которым изделие попадает в вакуумную камеру без нарушения вакуума.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
