Набор лабораторных работ / Лаба1(стас) / Тех.мат.Изд.ЭТ_№1

ИЗУЧЕНИЕ ВАКУУМНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ПО ПРОГРАММНОЙ МОДЕЛИ

Цель работы:

1. Изучение процесса получения высокого вакуума.

2. Изучение влияния параметров вакуумных насосов на процесс откач­ки.

3. 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 (рис. 1.1).

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

ND

Рис. 1.1

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

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

(1.2)

где - номинальная быстрота действия высоковакуумного насоса; U_n -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; р_ВЬ|П - наиболь­шее выпускное давление основного насоса, причем обязательно выполнение условия р_вып р_пр. 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=U_B + ZU_m

где U_B - 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