Розанов Вакуумная техника 1990 (1248470), страница 37
Текст из файла (страница 37)
где („1а — проницаемость материалов; Ял — диффузионное газовыделение материала; Яэ — натекание через оболочку вакуумной камеры; Я,— стационарное технологическое газовыделение. Все составляющие газового потока либо вообще не зависят от времени работы вакуумной установки, либо изменение газового потока за время ее работы не превышает точности выполняемых расчетов.
Рассмотрим подробнее каждую из указанных составляющих. Количественная оценка процессов стационарной проницаемости газа через стенки вакуумной системы, изготовленные из различных материалов или имеющие различную толщину, может быть сделана с Учетом (2.33) и констант пРоницаемости Ка и !'эр (табл. 9 1) по формуле и 2а 2а и! 1~ =""т'Керг! ' ' ехр ! 1 (9.51) 197 ление, меньшее, максимального вы- а, пускного давления предыдущего насоса, то они всегда работают совместно.
нрав ! ! Давление рр, соответствующее ! максимальной производительности системы, находятся из уравнения ! ! ф!) ..=Яа(ра), которое удобно ррм рва. дн! рэ р решить графически, проводя на рис. 1 э' 9.8 пРЯмУю, паРаллельнУю оси Р Рис, 9.9. Совместность рабо(показана стрелкой), от максиму- ты двух насосов при рааличма кРивой !е!(р) до пересечения с иых величинах потоков кривой Яа(р). Точка пересечения с Яр(р) определяет значение рт. Если Ра(Рн! (Р,! — максимальное выпУскное давление пеРвого насоса), то обеспечена полная совместность работы насосов.
При ра~)ри! совместность работы насосов сохраняется только в диапазоне давлений от рр,е до р~„ и потоков от Яр,о до Я ., Нахождение Я „ и р „ производится обратным построением, показанным стрелками на рнс. 9.8, начиная от давления р,!. Если суммарный поток превысит Я ,„, то в вакуумной камере произойдет скачкообразное повышение давления от р „ до р„!. Отношение ри!/рмэ» может составлять несколько порядков. Таблица9.1 Па м'м Ка 1)л Па ' ° м'с клм О (о — '— к соль Матервалы Таблнца9.2 80,4 115 88,8 139 15,1 360 28,9 36,0 Ге ьн Рб Сп Р1 А! Каучук Кварц Коафондненты Удельное газо.
выделенне через час после ог. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
