Розанов Вакуумная техника 1990 (1248470), страница 19
Текст из файла (страница 19)
сосе. Простейший диффузионный насос (рис. 4.34) состоит из кицятильника 1, диффузионного сопла 2, закрепленного на паропроводе б, холодильника 4, впускного и выпускного патрубков 3 н 5. ПаРы рабочей жидкости из кипятильника проходят по паропроводу через зонтичное сопло и конденсируются на стенках насоса, охлаждаемых холодильником. За время движения пара от конца сопла до стенок насоса в струю пара диффунднрует откачиваемый газ. После конденсации образовавшейся парогазовой смеси выделившийся газ откачивается через выпускной патрубок насосом предварительного разрежения, а сконденсированный пар стекает по стенкам насоса в кипятильник через зазор между паропроводом и корпусом насоса.
Влияние зазора а и угла наклона сопла а на предельное давление и быстроту действия диффузионных насосов показано иа рис. 4,33, а, б. При превышении зазором а своего оптимального значения а, Уменьшается скорость струи у стенок насоса, что приводит к увеличению обратного потока, Аналогичная зависимость существует и от Угла а, который сильно влияет на осевую составляющую скорости струи. 201 3 3мсх $4.8. Конструкции пв- роструйных насосов На рис. 4.3? показана конструкция многоступенчатого пароструйного насоса, в ко- 6) г) Р н с. 4,36, Характеристики пароструйных сосов на. 106 Диффузионные насосы, предд6' Рп» 50" Ф назначенные для работы в днапзч пазоне давлений 10-' ...
10 Па, ьй называются бустери ы м и. В этих насосах увеличена мощность подогревателя, применены термостойкие рабочие жидкости, „) и о) аз и что позволяет увеличить выпуск- ное давление и сдвинуть харакРне. 4.36. Завнснмостн 5(а) н р„р (В) прн различных углах наклона теРистикУ насоса 5п=?(Р) в стосопла а от величины кольцевого за. рону более высоких давлений. вора о Основной характеристикой па- роструйных насосов является зависимость быстроты действия от давления на входе в насос (рис. 4.36, а). В средней области рабочих давлений быстрота действия постоянна и равна 5гпзх. При приближении рабочего давления к предельному рпр она стремится к нулю из-за наличия обратного потока газов и паров из насоса в откачиваемый объект.
При увеличении рабочего давления за верхнюю границу молекулярного режима течения быстрота действия уменьшается в связи со снижением скорости диффузии молекул газа в струю пара и при максимальном входном давлении Р, стремится к нулю. Предельное давление насоса р,р при низких давлениях на выходном патрубке Р,„, (рис. 4.36, б) слабо зависит от изменения последнего. Срыв характеристики насоса наступает при равенстве выпускного давления и давления паровой струи, соответствующего давлению рз». При увеличении мощности У подогрева насоса за счет увеличения скорости паровой струи быстрота действия вначале возрастает (рис. 4.36, в), достигает максимального значения при й?„„ а затем уменьшается из-за уве)п» личения плотности паровой струи.
Максимальное выпускное давление насоса Рп» при увеличении мощпр а) Зз " б)"пр '»гмп ности подогревателя непрерывно возрастает 5 рпр (рис. 4.36, г). ором использованы две диффузионные ~ г'аз и 2 и эжекторная 4 ступени откачки, и таюшиеся от одного кипятильника б. Корпус насоса 3 охлаждается водой.
К Р ° """ "и" "" " и и и "" ! "'!"'~ !и насосов предъявляются следующие требования: 1) минимальная упругость паров при комнатной температуре и макси-;.',",. с.' ж==.=== мальная при рабочей температуре в кипятильнике; 2) стойкость к разложению при нагревании; 3) минимальная способность растворять газы; 4) химическая стойкость по отношению к откачи- Рне. 43?, схема многоваемым газам и по отношению к мате- ступенчатого пароструйриалам насоса; 6) малая теплота паро- ного насоса образования.
Минимальная упругость паров при комнатной температуре требуется для получения наименьшего предельного давления насоса. Максимальное давление паров при рабочей температуре кипятильника увеличивает выпускное давление насоса и уменьшает требуемую мощность подогревателя. Стойкость к разложению рабочей жидкости при нагревании влияет на срок службы рабочей жидкости и максимальное выпускное давление.
Растворимость газов в рабочей жидкости приводит к увеличению обратного потока газов через сопло вместе с паровой струей. Химическая стойкость определяет срок службы рабочей жидкости и ограничивает выбор конструкционных материалов насосов. При малой теплоте нарообразования требуется меньшая мощность подогревателя насоса. В качестве рабочей жидкости пароструйных насосов применяется ртуть, минеральные масла, сложные эфиры органических спиртов и кислот, кремиийоргаиические соединения. Ртуть (Р-1, Р-2), как рабочая жидкость пароструйных насосов, имеет следующие достоинства: не окисляется воздухом, однородна по составу и не разлагается при рабочих температурах насоса, растворяет малое количество газов и имеет высокую упругость пара при рабочей температуре в кипятильнике.
Недостатки ртути: токсичность, химическая активность по отношению к цветным металлам, высокая упругость паров при комнатной температуре (10-' Па). Минеральные масла для пароструйных насосов (ВМ-1, ВМ-6) ~олучают вакуумной дистилляцией продуктов переработки нефти. Они характеризуются низкой упругостью пара при комнатной темпеРатуре (10-' Па), удовлетворительной термостойкостью, но имеют невысокую термоокислительную стойкость и образуют смолистые налеты на внутренних деталях насоса. Эфиры, применяемые в качестве рабочей жидкости пароструйных насосов, представляют собой продукты синтеза фталевой и се- 109 Газ Га Р н с. 4.38. Фраккнонирующие пароструйные насосы: а — отеклякнма; б — металлкческна бациновой кислот с высшими спиртами, а также полифениловые соединения, состоящие нз бензольных радикалов, соединенных в цепи через атомы кислорода, Полифениловые эфиры (ПФЭ) имеют очень низкое давление паров при комнатной температуре (10-' Па) и высокую термоокислительную стойкость.
Кремнийорганические жидкости для пароструйных насосов (ВКЖ-94, ПФМС-2) — это полисилоксановые полимерные соединениза', состоящие из функциональных групп (СН) а)аБ(О. Они облада. ют высокой термоокислительной стойкостью и достаточно низкой упругостью пара прн комнатных температурах (10-' Па). В насосах чаще всего используют дешевые минеральные масла, кремнийорганическне жидкости используются в системах с частым напуском атмосферного воздуха, Эфиры, стоимость которых еще высока, применяются для систем, где требуется получение сверхвысокого вакуума, Ртуть из-за токсичности используют в пароструйных насосах только для откачки ртутных систем, например ртут. ных выпрямителей. Основные типы рабочих жидкостей приведены в табл. П.1. В насосах, работающих на неоднородных по составу или термически нестабильных жидкостях, часто применяют франционирующие устройства, выделяющие более тяжелые фракции с низкой упругостью пара для работы в первой ступени откачки пароструйного насоса.
На рис. 4.38, а, б показаны конструкции стеклянно о и металлического фракционирующих насосов. Сконденсировавшаяся на стенках корпуса насоса рабочая жидкость из-за большого гидравлического сопротивления достигает кипятильника первой ступени насоса за достаточно длительное время, необходимое для испарения 110 егких фракций. Гидравлнче. ое сопротивление, препятст- кай вУющее перемешиванню рабочей жидкости, в стеклянной конструкции создается тонки.
ми трубками, последовательно соединяющими кипятильники б) различных ступеней откачки начиная со ступени, работающей при максимальном давле- , , =- : Гзатаз нии откачиваемого газа. В металлической конструкции ту =:4:— же роль выполняет зазор между цилиндром паропровода и основанием насоса. (бар Основные технические хай таз ! Лап г) рактеристики пароструйных таз! насосов, выпускаемых промышленностью, приведены на РИС. 4.ЗЦ СХЕМа КОНДаНСИРУЮЩИХ ЛО.
вушек: рис. П.З и В табл. П.5~ П.б. о — отражательяма колпачок; б — коническая ТаК как Предельисв даВЛЕ. лкекоаая; а — оклажлаемая стеклянная; а— ние пароструйных насосов обусловлено сбратным потоком паров рабочей жидкости из насоса в откачиваемый объект, его можно значительно уменьшить, если на пути обратного потока установить ловушки. По принципу действия ловушки можно разделить на конденсирузбщие, диссоциирующие и сорбирующие. Одним из видов конденсарующих ловушек для пароструйных насосов является механический отражательный колпачок 1 (рис.
4.39, а). Например, обратный поток паров масла для пароструйпого насоса составляет 1 10-г мг)'(с сма) относительно поверхности зазора между первым соплом и корпусом насоса. Если на пути обратного потока установить такую ловушку, то он за счет конденсации паров уменьшается до 1 10-' мг)'(с см'). Жалюзийные и конические дисковые ловушки (рис.
4.39, б) понижают обратный поток до 1 10-' мг)'(с см'). Конденсирующие ловушки часто охлаждают водой. Скорость испарения паров масла с поверхностей таких ловушек значительно меньше, чем с разогретого до температуры 200'С верхнего сопла пароструйного насоса. Охлаждаемые ловушки имеют рабочие температуры ниже комнатной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
