Набор лабораторных работ / Лаба1

Государственный комитет РФ по высшему образованию

Санкт-петербургский Государственный Электротехнический Университет “Лэти”

ИЗУЧЕНИЕ ВАКУУМНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ПО ПРОГРАММНОЙ МОДЕЛИ

Отчет по лабораторной работе №3

Студенты группы 2211

Захаров Д.

Сперанский А.

Лунина А.

Парфенюк С.

Санкт-Петербург

2005 год

ИЗУЧЕНИЕ ВАКУУМНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ПО ПРОГРАММНОЙ МОДЕЛИ

Цель работы:

• Изучение процесса получения высокого вакуума.

• Изучение влияния параметров вакуумных насосов на процесс откач­ки.

• Изучение влияния геометрических размеров элементов вакуумной системы на процесс откачки.

Вакуумная схема установки:

Компьютерная модель высоковакуумной системы технологической установки:

Основные положения:

Процесс получения вакуума в вы­соковакуумной системе можно изучать по упрощенной принципиальной схеме. На первом этапе откачку атмо­сферного воздуха из камеры К ведут вспомогательным насосом NV по бай-пасному (низковакуумному) каналу I. Изменение давления в камере объемом V на этом этапе описывают выражением

где - предельное давление насоса NV, Па; - начальное давление, обычно равное 105 Па; - быстрота откачки камеры насосом NV, м3/с:

где - номинальная быстрота действия насоса NV, м3/с; U1 – проводимость байпасного канала, м3/с. Давление измеряют вакуумметром РТ.

На втором этапе откачку остаточной атмосферы из камеры ведут через трубопровод II высоковакуумным насосом ND с помощью насоса NV. Дав­ление в камере в этом случае описывают другим выражением:

где Q - входной поток газа в камеру, (м3*Па)/с; начальное давление для высоковакуумного насоса (обычно

ра =1..10 Па); - быстрота откачки камеры высоковакуумным насосом:

(1.2)

где - номинальная быстрота действия высоковакуумного насоса; Un -проводимость трубопровода П. Давление на этом этапе измеряют вакууммет­ром РИ. Параметры насосов и в (1.1) и (1.2) зависят от давления.

Переход от этапа к этапу осуществляют с помощью элементов комму­тации Bl, B2 и ВЗ (вентили, затвор). Насосы NV и ND должны быть согласо­ваны. Это означает, что их параметры должны быть такими, чтобы выполни­лось условие

(1.3)

где - наибольшее рабочее давление основного насоса; рВЬ|П - наиболь­шее выпускное давление основного насоса, причем обязательно выполнение условия рвып рпр. Условие (1-3) описывает способность вспомогательного

насоса перекачивать наибольший поток газа от основного насоса.

Проводимость элемента системы зависит от его геометрических разме­ров и режима течения газа. Длинный трубопровод с круглым сечением в вяз­костном режиме имеет проводимость, м3/с

(1.4)

где d и / - диаметр и длина трубопровода соответственно, м; р - среднее давление по длине трубопровода, Па.

В молекулярном режиме проводимость такого трубопровода не зависит от давления:

(1.5)

В промежуточном режиме зависимость проводимости трубопровода от его геометрических размеров и давления носит более сложный характер:

U=UB + ZUm

где UB - проводимость в вязкостном режиме, определяемая выражением (1.4); проводимость в молекулярном режиме, которую можно вычислить по выражению (1.5); Z - функция многих переменных, зависящая от рода га­за, его температуры и давления, а также диаметра трубы. Для воздуха

Таблица исходных данных:

Задание		V, м3	S0всп, M3/C	df, м	If, м	So осн. M3/C	Q, м3 Тор/с	d, м	/, м
пп. 2,3,4		0,05	0,005	0,02	4	0,5	1,ООЕ-05	0.2	0,2
П.5	мин	0,2	0,005	0,014	2	0,3	1,ООЕ-05	0,2	0,4
	макс			0,016	4		1,ООЕ-05	0,2	0,4
П.6	мин	0,2	0,005	0,015	4	0,5	4,ООЕ-05	0,1	0,2
	макс							0,4	0,4

Экспериментальные данные:

Предварительный вакуум					Высокий вакуум
t,c	P,mB	P, тopp	U, m3/c	S, m3/c	t, c	P, тopp	U, m3/c	S, m3/c
0 31 49 65 95 109	0 0,01 0,31 0,81 1,25 1,40	760 0,6835 0,2466 0,1515 0,1337	0,1085 0,0028 0,0009 0,000078 0,000072	0,0047 0,0161 0,0005 0,00007 0,000064	114 6 23 46 58 108	0,091 0,016 0,002 0,84 0,08	0,0007 72,3055 12,4392 4,3101 3,6056 1,404	0,0005 0,374 0,4614 0,4466 0,4391 0,3686

Обработка экспериментальных данных:

4mV=5*10-2

Задание № 5:

а) df=0.014 lf=2

t=240 cek p(t)=1.01 mV=8.08*10-3 Topp

б) df=0.014 lf=4

t=240 cek p(t)=0.84 mV=6.72*10-3 Topp

в) df=0.016 lf=4

t=240 cek p(t)=1.04 mV=8.32*10-3 Topp

г) df=0.016 lf=2

t=240 cek p(t)=1.29 mV=1.032*10-3 Topp

Задание № 6:

а) d=0.1

l=0.2

p=161.15*10-6 Topp

б) d=0.1

l=0.4

p=143.49*10-6 Topp

в) d=0.4

l=0.2

p=90.99*10-6 Topp

г) d=0.4

l=0.4

p=87.12*10-6 Topp

Обработка экспериментальных данных

Время	31	49	65	95	109
Давление	7	6	2,4	1,51	1,33

Время	6	23	46	58	108
Давление	0,919	0,1603	0,022	0,0084	0,0008

Вывод к заданию № 5:

Мы исследовали процесс откачки камеры механическим насосом через низковакуумный канал, в заданном диапазоне изменения df и lf, определили зависимость df=F(lf), для которой справедливо условие p(t)=5*10-2 торр при t=240с. Тем самым установили схожесть практических результатов, полученных входе проведения эксперимента, и теоретической зависимостью, представленной в методическом пособии.

Вывод к заданию № 6:

Мы исследовали процесс откачки камеры диффузионным насосом через параметры d и l в указанных диапазонах их изменения, при постоянных значениях Sвсп , Sосн , V и входного потока газа в камеру Q. Определили зависимость предельного давления Р, торр.

Установили, что с уменьшением значений диаметра и длины трубопровода, значение предельного давления возрастает; и убывает при их увеличении

3