Лабы / Методы / Работа 1 и 2

5.Графики, отражающие результаты трех исследований.

6.Анализ полученных результатов.

1.2.6.Контрольные вопросы

1.Как зависит быстрота откачки камеры низковакуумным насосом от давления?

2.Как зависит быстрота откачки камеры диффузионным насосом от дав-

ления?

3.Как зависит проводимость трубопровода от давления?

4.Укажите способы, позволяющие перенести вспомогательный насос на большее удаление от вакуумной системы, которые не приведут к изменению быстроты откачки камеры.

5.Как изменится предельное давление в камере при откачке высоковакуумным насосом, если увеличить входной поток газа в два раза?

6.Как изменится предельное давление в камере при откачке высоковакуумным насосом, если длину или диаметр трубопровода увеличить или уменьшить в 4 раза?

7.Как изменится предельное давление в камере при откачке форвакуумным насосом, если длину или диаметр трубопровода уменьшить в 4 раза?

1.3.Лабораторная работа 2. Изучение вакуумной

системы технологической установки

1.3.1.Цели работы

1.Изучение вакуумных насосов и вакуумметров.

2.Изучение вакуумной системы технологической установки.

3.Приобретение практических навыков работы с вакуумной системой.

4.Приобретение практических навыков экспериментального определения быстроты откачки вакуумной камеры.

1.3.2.Описание лабораторной установки

Принципиальная схема типовой высоковакуумной системы технологической установки показана на рис. 1.8. В отличие от упрощенной схемы (рис. 1.4) она дополнительно содержит: натекатель N2 для напуска атмосферного воздуха в низковакуумную магистраль и термопарные вакууммет-

14

ры РТ2 и РТ3 для измерения давления на выходе высоковакуумного и входе низковакуумного насосов соответственно.

нивают давления на его входе и выходе.

В противном случае под действием давления атмосферного воздуха масло из насоса NV будет поступать в низковакуумную магистраль. Это недопустимо, так как приводит технологическую установку в неисправное состояние.

1.3.3.Задания

1.Изучить устройство и принципы действия механических вращательных и пароструйных насосов.

2.Изучить устройство и принципы действия теплового и ионизационного вакуумметров.

3.Изучить конструктивные особенности вакуумной системы технологической установки.

4.Изучить приемы работы на установке для получения высокого ва-

куума.

5.Получить высокий вакуум в камере, фиксируя изменение давления в камере.

6.Выполнить откачку форвакуумным насосом, фиксируя изменение давления в камере и на входе насоса.

7.Выполнить расчет эффективной быстроты действия форвакуумного

насоса.

15

1.3.4.Порядок выполнения заданий

1.Установка оснащена пластинчато-роторным и диффузионным насосами, принцип действия которых можно изучать по схематическому изображе-

нию (рис. 1.9).

В механическом насосе (рис. 1.9, а) ось вращения ротора 1 смещена относительно оси статора 2. Пластины 3 скользят по внутренней поверхности статора, образуя две камеры 4 и 5. Поток газа 6 из откачиваемого объема через входной патрубок 7 поступает в открытую для него камеру насоса. Далее газ за счет уменьшения объема этой камеры сжимается. Когда давление в ней превысит атмосферное, произойдет выброс газа через клапан 8 и выходной патрубок 9.

а б Рис. 1.9. Схематическое изображение насоса:

а– пластинчато-роторного; б – диффузионного

Всостоянии, показанном на рис. 1.9, а, камера 4 заполнена газом и в ней начинается сжатие. В камере 5 завершается выброс газа. В области входного отверстия в статор видно зарождение новой камеры, в которую начинает поступать газ из откачиваемого объема. Особенностью насосов этого типа является то, что вакуумное уплотнение статора обеспечивается вакуумным маслом 10.

Диффузионный насос (рис. 1.9, б) выполнен в виде открытого сверху цилиндра 1, в который поступает газ 2 из откачиваемого объема. На дно насоса налита вакуумная жидкость 3, которую доводят до кипения, создавая тем самым поток пара. Паропровод 5 с крышкой формирует сверхзвуковой поток пара 4. Газовые молекулы за счет диффузии попадают в паровой поток, где приобретают дополнительный импульс в направлении выходного

16

патрубка 6. Диффузионный насос непрерывно откачивается через патрубок 6 насосом предварительного разрежения. Пар конденсируется, попадая на стенку, которую охлаждает холодильник 7, и стекает на дно насоса.

Более детально устройство и принципы действия насосов, а также вакуумметров можно изучить самостоятельно по учебным пособиям, представленным в списке литературы.

2.Изучить расположение элементов вакуумной системы в технологической установке.

3.Ознакомиться с инструкцией по эксплуатации установки.

4.Ознакомиться с инструкциями по эксплуатации вакуумметров.

5.Включить установку, включить и прогреть диффузионный насос.

6.Получить высокий вакуум в камере, измеряя давление через каждые 30 с и заполняя табл. 1.4. Отсчитывать давление сначала по шкале термопарного РТ, а затем ионизационного РА вакуумметра.

7. Перевести установку в режим откачки вакуумной камеры низковакуумным насосом. Получить зависимости от времени давления в камере pк(t) и давления на входе насоса рн(t). Отсчитывать давление через каждый 15 с в течение 3 мин по шкалам термопарных вакуумметров РТ2 и РТ3 соответственно (см. рис. 1.8). Результаты измерений занести в строки 1, 2 и 4 табл. 1.5. Используя кривую 2 на рис. 1.6, перевести результаты измерений в единицы давления и записать их в строки 3 и 5 табл. 1.5.

1.3.5. Указания к расчету

Используя результаты измерений п. 6 задания (см. 1.3.3), рассчитать эффективную быстроту действия низковакуумного насоса по следующему алгоритму:

1. Перенести данные из строк 1, 3 и 5 табл. 1.5 в строки 2, 3 и 4 табл. 1.6 соответственно.

17

2. Для каждого i вычислить и занести в соответствующие строки табл. 1.6.

В расчетах номинальную быстроту действия насоса S0 принять равной

5 л/с.

1.3.6.Содержание отчета

1.Эскизы, поясняющие принципы действия объемных вращательных и пароструйных насосов.

2.Эскизы, поясняющие принципы действия датчиков термопарного и ионизационного вакуумметров.

3.Принципиальная схема вакуумной системы установки.

4.Табл. 1.4 с результатами измерений и графики p(t), построенные для двух этапов откачки.

18

5. Табл. 1.5 с результатами измерений и графики с зависимостями pк(t) и

рн(t).

6. Табл. 1.6 с результатами расчета и график зависимости Sэф = f(pк).

1.3.7.Контрольные вопросы

1.Что такое эффективная быстрота откачки вакуумного насоса?

2.Как зависит эффективная быстрота откачки насоса от давления?

3.Как определить поток газа при откачке?

4.Как определить режим течения газа через элемент вакуумной систе-

мы?

5. Как изменяется во времени при откачке давление в вакуумной каме-

ре?

6.Чем определяется предельное давление, которое может быть получено

ввакуумной камере?

7.В чем состоит принцип объемной откачки?

8.Чем определяется быстрота действия объемного вращательного насо-

са?

9.Как действует пластинчато-роторный насос?

10.В чем состоит принцип пароструйной откачки?

11.Как действует диффузионный насос?

12.В чем состоит принцип действия теплового вакуумметра?

13.Как связаны давление и температура нити преобразователя при постоянном токе?

14.Почему тепловой вакуумметр нельзя использовать для измерения давления в высоком вакууме?

15.Как измерить давление аргона с помощью теплового прибора?

16.В чем состоит принцип действия ионизационного преобразователя?

17.Почему ионизационный электронный вакуумметр нельзя использовать для измерения давления в низком вакууме?

18.Как измерить давление гелия с помощью электронного вакуумметра?

Список рекомендуемой литературы

Розанов Л. Н. Вакуумная техника: Учеб. для вузов. – 3-е изд. – М.:

Высш. шк., 2007. – 391 с.

19

Шаповалов В. И. Режимы технологических процессов: Учеб. пособие. – СПб.: Кописервис, 2001. – 64 с.

20