Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Московский государственный университет приборостроения и информатики

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

domashnyaya_rabota_po_pokrytiam_2.docx

Скачиваний:

Добавлен:

09.04.2015

Размер:

303.05 Кб

Скачать

☆

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

Данные варианта:

Система откачки: маслянная;
Объем камеры: V=100 л;
Материал подложек: стекло К8 Н10Т;
Количество деталей : 32;
Рабочее давление: Р=6*10^-⁴ Па;
Величина газового потока: Q_∑^’=2,7510^-5м³*Па/c;
Время достижения заданного давления: t=3600c.

Основные элементы вакуумной системы:

№	Название элемента	Его основные параметры
1	Вакуумная камера	V=100 л; L₁=320 мм; D₁=160 мм
2	Патрубок	L₂=320 мм; D₂=160 мм
3	Колено	L₃=140 мм; D₃=160 мм
4	Затвор	Модель VGA 160 L₄=60 мм D₄= 160 мм U₄= 7 м³/c
5	Переходник	320x160; L₅=102 мм
7	Азотная ловушка	Модель 316-10 L₇=295 мм D₇=320 мм U₇=4,2 м³/c
8	Переходник	500х320; L₈=102 мм
9	Диф. насос	Модель HS – 16 L₉=1092 мм D₉^’=500 мм D₉^”=100 мм Быстрота дейст. в раб. диапазоне давлений: 10 м³/c
10	Вакуумный шланг	L₁₀=508 мм; D₁₀=100 мм
11	Форбалон	V₁₁= 20 л D₁₁= 100мм
12	Вакуумный шланг	L₁₂=508 мм D₁₂=100мм
13	Клапан	Клапан ЕМВ 100 D₁₃=100 мм L₁₃=260мм U₁₃= 0,015 м³/c
14	Вакуумный шланг	L₁₄=508 мм D₁₄=100 мм
15	Клапан	Клапан ЕМВ 100 D₁₅=100 мм U₁₅=0,015 м³/c
16	Тройник	L₁₆^’=108, мм L₁₆= 216 мм D₁₆=100 мм
17	Водоохл. ловушка	L₁₇=229 мм D₁₇=100 мм U₁₇=330 м³/c
18	Механический насос	Модель VTC-112 D₁₈=100 мм Быстрота действия: 0,05 м³/c Предельное ост. давление насоса: 0,0266 Па

1.Проектный расчёт

Исходя из заданного рабочего давления P, потока газа Q_∑^’ и объема камеры V определяем типы насосов, которые обеспечивают окончательную откачку рабочего объема.
Выбираем конкретный типоразмер насоса из расчета, определяя его быстроту действия.

Q_∑^’=2.7510^-5[м³*Па/c]

Р=6*10^-4 [Па]

_,где

S_н– быстрота действия насоса;

S₀ – эффективная быстрота откачки камеры;

–коэффициент использования насоса.

= 0.0458 [м³/c]

= 2 (для молекулярных и диффузионных насосов)

= 2*0.0458 = 0.0916[м³/c] = 91.6 [л/c]

Производим выбор форвакуумного насоса по быстроте откачки высоковакуумного насоса.

Марка дуффузионного насоса: HS-16

Требуемая быстрота действия предварительного насоса: 0,038 [м³/c]

Для создания предварительного вакуума выбираем механический насос

марки: VTC-112

Быстрота действия насоса: 0,05[м³/c]

В диапазоне давлений: 10⁵–1000 [Па]

Предельное остаточное давление насоса:0,026[Па]

Фланец входного патрубка,

номинальный диаметр: 100 [мм]

Рассчитываем время предварительной откачки системы без учёта натекания системы.

Для насоса VTC-112:

[м³/c] = 25 [л/c]

6.072[c]

Для насоса HS-16:

[м³/c] = 5000 [л/c]

[c]

2.Поверочный расчёт расчет форвакуумной (байпасной) системы откачки

Определяем границы режимов течения газа в форвакуумной системе

Турбулентно-вязкостный режим

, где D – наименьший диаметр вакуумного трубопровода в системе от 10⁵ Па до p_турб.

D=100мм=0,1 м

р_труб==13.3Па

Следовательно, турбулентный режим будет при давлении 10⁵–13.3Па

1.2. Вязкостный и молекулярно – вязкостный режим

- коэффициент Кнудсена

- вязкостный режим

(от р_турб до р_в)

Р_В==4.7 Па

Следовательно, вязкостный режим будет при давлении 13.3– 4.7 Па

Молекулярно-вязкостный и молекулярный режим

молекулярно – вязкостный режим (от р_в до р_мв)

р_М∙В==0,14 Па

Следовательно, молекулярно-вязкостный режим будет при давлении

4.7– 0.14 Па

2. Рассчитаем длительность откачки при турбулентном режиме течении газов (от атмосферного давления до 13,3 Па)

При этом S_н=const для механического насоса, а проводимость трубопровода гораздо больше быстроты действия насоса, и газовыделения в системе не учитываются:

S_н=0,05 м³/с Q′_Σ=0

2.1. Рассчитаем откачиваемый объем форвакуумной (байпасной) системы

V′_Σ= V₁+ V₂+ V₃+ V₁₁+ V₁₄+ V₁₅+V₁₆+ V₁₇ [м³] , где

V₁– объем вакуумной камеры _V_{1=100л=0,1м3;}

V₂– объем патрубка

V₂=3,14∙0,08²∙0,32= 0,0064 м³

V₃– объем колена V₃=V₃^’+V^’₃=π(L₃+R₃)∙R₃²+π(L₃-2R₃)∙R²₃=π

V₃=3,14∙0,08²∙2∙0,14= 0,0056м³

V₁₁– объем форбалона V₁₁=π

V₁₁=0,0039 м³

V₁₄– объем шланга V₁₄=π

V₁₄=0,0039 м³

V₁₅– объем клапана V₁₅=π

V₁₅=0,816 м³

V₁₆– объем тройника

V₁₆=V₁₆^’+V^’₁₆=πL₁₆R₁₆²+π(L₁₆^’-R₁₆)∙R²₁₆=π L₁₆+ L₁₆^’- )

V₁₆=0.0021м³

V₁₇– объем водоохлаждаемой ловушки V₁₇=π

V₁₇=0,0237 м³

Суммарный объем:

V′_Σ= V₁+ V₂+ V₃+ V₁₁+ V₁₄+ V₁₅+V₁₆+ V₁₇ =0.9616 [м³]

Определяем длительность откачки

, где

n – показатель политропы (P.S. Политропным процессом называется термодинамический процесс, в котором удельная теплоемкость с газа постоянна. Величина называется показателем политропы)

Так как Q′_Σ=0, то , где

n=1,2 (для воздуха) p_нач=10⁵ Па, p=p_турб

t₁=c мин

3. Рассчитаем длительность откачки форвакуумной (байпасной) системы в вязкостном режиме течения газов (от13,3 до 4,7 Па)

Определяем среднее давление в системе

, где

==15,65 [Па]

Определяем проводимость элементов форвакуумной (байпасной) системы в вязкостном режиме

Проводимость патрубка (поз.2), и вакуумного шланга (поз.14) рассчитываем по формулам:

; U₁₄_B=1360∙

U₂_B=1360∙= 43,59 [м³/c]

U₁₄_B=1360∙= 4,19 [м³/c]

Проводимость клапана (поз.15) и водоохлаждаемой ловушки (поз.17) берём из каталога [1]:

U₁₅_B=0,015 [м³/c]

U₁₇_B= 330 [м³/c]

Проводимость колена (поз.3) и тройника (поз.16) рассчитываем по формулам:

; U₁₆_B=1360∙

_L₁₆_расч_{=А+А+1,33∙}_D₁₆

_L₃_расч_=2∙_L_3+1,33∙_D_{3=2∙0,14+1,33∙0,16=0,4928
м}

U₃_B=1360∙= 28,30 [м³/c]

_L₁₆_расч₌_L_{16’+1,33∙}_D_{16=0,108+1,33∙0,1
= 0,241 м}

U₁₆_B=1360∙=8,83 [м³/c]

Находим общую проводимость для вязкостного режима:

=414,925 [м³/c]

Рассчитаем эффективную быстроту откачки камеры через форвакуумную (байпасную) систему механическим насосом

[м³/c] ;

S₀==0,0499 [м³/c]

Рассчитаем длительность откачки форвакуумной системы в вязкостном режиме (Q′_Σ=0– газовыделение не учитывается)

, где p_нач=p_турб; p=p_в

t₂== 20,0452c

4. Рассчитаем длительность откачки форвакуумной (байпасной) системы в молекулярно – вязкостном режиме течения газов (от 4,7 до 0,14 Па)

Определяем среднее давление в системе

, где p₁=p_В; p₂=p_М-В

== 2,42 [Па]

Определяем проводимость элементов форвакуумной байпасной системы в молекулярно – вязкостном режиме

, где

Z – эмпирический коэффициент для воздуха при Т=293К

, где D – диаметр трубопровода, [м]

- среднее давление в трубопроводе, [Па]

Проводимость патрубка (поз.2) и вакуумного шланга (поз.14) в молекулярном режиме течения газов рассчитываем по формулам:

; U_14М=, где

К – коэффициент Клаузинга, представляющий собой вероятность

прохождения молекул газа от входного сечения рассматриваемого элемента трубопровода до выходного. (Приложение 4)

Т.к. L₂/D₂= 0,32/0,16= 2, следовательно, из таблицы K=0,36

U_2М= =0,557 [м³/c]

Z==0,8113

U_2М_B= 43,59 +0,557∙0,8113=44,041 [м³/c]

U_14МВ=U₁₄_B+U₁₄_M∙Z

U_14М=∙K

Т.к. L₁₄/D₁₄= 0,508/0,1=5,08 , следовательно, из таблицы K=0,20

U_14М=∙0,2= 0,04763[м³/c]

U_14МВ=U₁₄_B+U₁₄_M∙Z

Z==0,8766

U_14МВ=4,19 +0,04763∙0,8766= 4,2317 [м³/c]

Проводимость колена (поз.3) и тройника (поз.16) рассчитываем по формулам:

; U_16М=∙K

Т.к. L_3расч/D₃= 0,4928/0,16=3,08, следовательно, из таблицы K=0,28

U_3М=∙0,28= 0,2816 [м³/c]

Z==0,811

U_3МВ= 28,3+0,2816∙0,811= 28,528 [м³/c]

U_16МВ=U₁₆_B+U₁₆_M∙Z

U_16М=∙K

Т.к. L_16расч/D₁₆= 0,241/0,1=2,41 , следовательно, из таблицы K=0,32

U_16М=∙0,32= 0, 1606 [м³/c]

U_16МВ=U₁₆_B+U₁₆_M∙Z

Z==0,5111

U_16МВ= 8,83 +0,1606∙0,5111=8,912 [м³/c]

Проводимость клапана (поз.15) и водоохлаждаемой ловушки (поз.17) берём из каталога [1]:

U_15MB= 0,015 [м³/c]

U_17MB= 330 [м³/c]

Определяем общую проводимость для молекулярно-вязкостного режима:

=415,7277 [м³/c]

4.3. Рассчитаем эффективную быстроту откачки камеры через форвакуумную( байпасную) систему, при этом учитывая изменение быстроты действия насоса S_н при давлении (по кривой откачки) -S′_н