3. Расчет стационарного режима работы вакуумной установки

Для стационарного режима характерно постоянство во времени потоков и давлений во всех сечениях вакуумной системы. Газовый поток остается постоянным по длине вакуумной системы и увеличивается от одного элемента к другому за счет натекания и газовыделения.

Исходные данные:

Рабочие давление р=2·10^-3 Па;

Суммарное газовыделение Q=5·10^-3 м³·Па/с;

Размеры рабочей камеры: 1,4х1,2х0,7 м;

Время работы в установившемся режиме t=30 мин;

Время работы в неустановившемся режиме t=10 мин.

3.1 Выбор средств получения и поддержания вакуума

Для создания среднего и высокого вакуума применим магниторазрядный насос типа НМД-1 с предельным давлением р_пр=7·10^-8 Па и быстротой действия 1,2 м³/с.

Эффективную быстроту откачки в. откачиваемом объекте определим по формуле

S_эф1= Q/p=5·10^-3/2·10^-3=2,5 (м³/с)

Определим коэффициент использования высоковакуумного насоса. Пользуясь графиком на рисунке 3.1 [1] при n=3 находим для S_эф=2,5 м³/с оптимальное значение коэффициента использования К_и1=0,19.

Рисунок 3.1 – Оптимальные коэффициенты использования вакуумных насосов в зависимости от эффективной быстроты действия S_эф и числа элементов между насосом и откачиваемым объектов n.

Определим номинальную быстроту действия:

Выбираем магниторазрядный насос НМД-1 с двумя блоками питания, имеет следующие характеристики:

Номинальная быстрота действия, м3/с	1,2
Диаметр входного патрубка, мм	250
Наибольшее рабочее давление, Па	2·10-1
Наибольшее давление запуска, Па	7·10-8
Предельное давление, Па

Для создания разряжения для магниторазрядного насоса используем геттерно-ионный насос с предельным давлением р_пр2=7·10^-8 Па и быстротой действия от 0,8 до 10 м³/с. имеющий следующие характеристики

Рабочее давление геттерно-ионный насоса выбираем по максимальному выпускному давлению паромасляного насоса с коэффициентом запаса φ=2. Тогда

р₂=р_вып.1/φ=2·10^-1/2=0.1 (Па)

Эффективную быстроту откачки

S_эф2=Q/p₂

S_эф2=5·10^-3/0.1=5·10^-2 (м³/с)

Определим коэффициент использования геттерно-ионного насоса. Пользуясь графиком на рисунке 3.2 при n=4 находим для S_эф=5·10^-2 м³/с оптимальное значение коэффициента использования К_и2=0,19.

Рисунок 3.2 Оптимальные коэффициенты использования высоковакуумных насосов в зависимости от эффективной быстроты действия S_эф и числа элементов между насосом и откачиваемым объектов n.

Определим номинальную быстроту действия

Выбираем сорбционный насос – ЭГИН-0.8/0.1 имеет следующие характеристики:

Номинальная быстрота действия, м3/с	0.8
Диаметр входного патрубка, мм	250
Диаметр выходного патрубка, мм	250
Наибольшее выпускное давление, Па	3
Предельное давление, Па	4·10-7

Рабочее давление спирального насоса выбираем по максимальному выпускному давлению геттеро-ионного насоса с коэффициентом запаса 2. Тогда р₃=р_вып.2/φ=3·10⁰/2=1.5 (Па), что соответствует эффективной быстроте откачке

S_эф3=5·10^-3/2·10^--7=2.5·10⁴ (м³/с)

Определим коэффициент использования низковакуумного насоса. Пользуясь графиком на рисунке 3.3 при n=4 находим для S_эф=2.5·10⁴ м³/с оптимальное значение коэффициента использования К_и2=0,98.

Определим номинальную быстроту действия

Рисунок 3.2 – Рекомендуемые коэффициенты использования Ки вращательных насосов в низковакуумных системах в зависимости от эффективной быстроты действия Sэф и числа элементов на участке от насоса до откачиваемого объекта n

Выбираем спиральный насос – ISP-1000 имеет следующие характеристики:

Номинальная быстрота действия, м3/с	1
Диаметр входного патрубка, мм	40
Диаметр выходного патрубка, мм	40
Наибольшее выпускное давление, Па	3
Предельное давление, Па	1