Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
4 ЛЕКЦИЯ 4-6-2012.doc
Скачиваний:
23
Добавлен:
28.08.2019
Размер:
86.02 Кб
Скачать

ЛЕКЦИЯ 4

(для 6-го семестра 2012 учебного года)

СТРУЙНЫЕ ВАКУУМНЫЕ НАСОСЫ

(часть 2)

Содержание

  1. Бустерные насосы.

  2. Диффузионные насосы.

Приложение

Рис.1. Конструкция бустерного насоса (рис.3-1 по Б.Д. Пауэр).

Рис. 2. Схема паромасляного бустерного насоса (рис. 10.22 по Справочнику).

Рис. 3-а. Схема обращенного сопла зонтичного типа (рис. 10.21 по Справочнику).

Рис. 3-б. Форма паровой струи эжекторной ступени (рис. 3-2 по Б.Д.Пауэр).

Рис. 4. Зависимость быстроты действия паромасляного бустерного насоса от впускного давления при разной мощности нагревателя (рис. 10.23 по Справочнику).

Рис. 5. Быстрота откачки по водороду (рис.3-3 по Б.Д. Пауэр).

Рис. 6. Схема паромасляного фракционирующего диффузионного насоса (рис.2-11 по Б.Д. Пауэр).

Рис. 7. Зависимость быстроты действия насоса от впускного давления (рис. 10.30 по Справочнику).

Рис. 8 Зависимость S от N (рис. 10.31 по Справочнику).

Рис. 9. Источники обратного потока (рис.2-12 по Б.Д.Пауэр).

Рис.10. Обтекание выпуклого угла (рис. 14а по М.Ф. Широкову).

Рис. 11. Зависимость обратного потока масла от впускного давления (рис. 10.33 по Справочнику).

Рис. 12. Изменение обратного потока масла в цикле: пуск – работа – остановка (рис. 10.34 по Справочнику).

Рис. 13. Сопло диффузионного насоса, к расчету степени сжатия (рис. 4.32 по Л.Н.Розанову)

.

1. Бустерные насосы

Бустерные насосы относятся к классу пароструйных насосов. Они применяются для удаления больших потоков газа из вакуумных установок при давлении 10...10-2 Па. В отличие от механических или эжекторных насосов (газоструйных или пароводяных) бустерные насосы не могут работать с выхлопом в атмосферу, т.к. наибольшее выпускное давление этих насосов 100...200 Па (до 300 Па). Для обеспечения их работы требуется форвакуумный насос (как правило, используется механический насос типа НВЗ).

Важным достоинством бустерных насосов являются их надежность при работе в самых трудных условиях даже при наличии в откачиваемом потоке пыли или паров воды и их малая чувствительность к ухудшениям характеристик вспомогательного (форвакуумного) насоса.

На рис. 24.1 показана схема типичного трехступенчатого бустерного насоса.

Принцип действия. После достижения необходимого предварительного разрежения включается нагреватель насоса и в кипятильнике устанавливается давление паров рабочей жидкости обычно 20...40 мм рт.ст. Образующийся пар поступает в сопла, из которых истекает с большой скоростью в виде расходящейся струи, захватывая и увлекая за собой откачиваемый газ в сторону насоса предварительного разрежения. На охлаждаемых поверхностях происходит конденсация паров масла, конденсат сливается в кипятильник.

Область рабочих давлений бустерных насосов характерна тем, что режим течения откачиваемого газа является переходным от вязкостного (на верхней границе диапазона – 10 Па) до молекулярного (на нижней границе диапазона – 10-2 Па). Эта особенность условий работы насоса определяет механизм откачки газа. Увлечение газа паровой струей в бустерном насосе обусловлено вязкостным трением на границе струя-газ и неглубокой диффузией газа в струю. При высоком впускном давлении определяющим является процесс вязкостного захвата (за счет турбулентых явлений), при низком – процесс диффузии.

Режим истечения паровой струи из сопел ступеней насоса не зависит от давления откачиваемого газа и не меняется в процессе откачки. Он выбирается так, чтобы обеспечить достаточно высокую быстроту действия насоса во всем диапазоне впускных давлений. Максимальная быстрота действия современных бустерных насосов соответствует впускному давлению 1 Па.

Устройство насоса. Бустерные насосы (рис. 24.2) являются многоступенчатыми пароструйными насосами, в которых рабочим телом является пар специальных вакуумных жидкостей (масел), истекающий из сопел. На первых ступенях насоса используются не прямоточные сопла, а так называемые обращенные сопла зонтичного типа (рис. 24.3а).

Характерно то, что корпус насоса выполнен из двух частей: первая - цилиндрическая, а вторая – коническая. Цилиндрическая часть обеспечивает эффективность работы первой (диффузионной) ступени.

На рис. 24.3б показаны формы паровой струи. При низких впускных давлениях струя, выходящая из сопла, расходится под широким углом. Для повышения быстроты откачки необходимо увеличить поверхность (площадь) струи. Для этого расширяется верхняя часть насоса. Далее (в следующей ступени) давление повышается, струя делается более плотной, компактной. Меняется механизм захвата газа струей. Соответственно уменьшается и проходное сечение корпуса.

Характеристики бустерных насосов: быстрота действия, производительность и наибольшее выпускное давление – существенно зависят от мощности, подводимой к кипятильнику насоса. Эта зависимость показана на рис. 24.4. Изменяя подводимую мощность, можно сдвигать максимум характеристики в ту или иную сторону. Соответственно подводимой мощности меняется и производительность насоса (S  P), т.к. Q = SP.

С увеличением подводимой мощности наибольшее выпускное давление насоса возрастает при любом впускном давлении.

Вследствие значительной плотности паровых струй, истекающих из сопел бустерных насосов, насосы хорошо откачивают легкие газы. На рис. 24.5 представлена эта характеристика насоса.

Важнейшей характеристикой насоса является обратный поток масляного пара из насоса в откачиваемый объем. Для уменьшения этого потока служит охлаждаемые водой колпачковые маслоотражатели (см. рис. 24.2)

Характеристики насосов, выпускаемых отечественной промышленностью. Насос НВБМ-5. Быстрота действия при Рвп = 1,3 Па – 5000 дм3/с; наибольшее выпускное давление (при Рвп = 1,3 Па) – 300 Па; мощность нагревателя – 12 кВт; масса – 390 кг.