Расчет вакуумной системы
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
?рмуле:
где Koi и Qi - соответственно константа проницаемости и теплота активации для материала i-й стенки вакуумной системы; Fi и hi - соответственно площадь и половина толщины i-й стенки; p1 и р2 - давления с внутренней и наружной сторон стенок; n - число атомов в молекуле газа, проникающего через стенку; Т - абсолютная температура стенки; R= 8,31 кДж/(кмоль•К); N - число стенок вакуумной камеры, арматуры и трубопроводов, изготовленных из различного материала или имеющих разную толщину.
Для нашего случая по табличным данным берём Qi=80,4•103 кДж/кмоль, n=2, p1=10-1 Па, p2=105 Па, hi =0,15 м, T=973 К, Koi=1,88•10-4,
Fi = 170 м2 (исходя из объема камеры). Тогда получаем Qпрон=5,3•10-5 м3•Па/с.
Газопроницаемость возрастает при уменьшении толщины стенок вакуумных камер. Особенно это заметно для деталей типа cильфонов, мембран и т.д., где малая толщина детали определяется условиями ее работы. Конструктивными способами уменьшения газопроницаемости кроме выбора материалов являются использование установок с двойным вакуумом и охлаждение деталей во время работы непосредственно в вакуумной камере.
Диффузионное газовыделение имеет нестационарную природу, но для большинства газов и материалов постоянная времени этих процессов настолько велика, что они могут рассматриваться как стационарные. Упрощенный метод определения диффузионного газовыделения основан на применении экспериментально определенных значений коэффициентов удельного диффузионного газовыделения, зависящих от рода газа, материала и его предварительной обработки, а также рабочей температуры. Газовый диффузионный поток:
где Fi - площадь i-гo материала, присутствующего в вакуумной системе; N - число материалов, qi - удельное диффузионное газовыделение i-го материала. Для нашего случая Fj =15м2, по таблице выбираем qi для нержавеющей стали равное 10-9 м3•Па/(м2•с). Тогда получаем Qд =3,2• 10-8 м3•Па/с.
Натекание через оболочку вакуумной камеры происходит в основном по разборным и неразборным соединениям, которые принципиально не могут обеспечить абсолютную герметичность. Натекание может происходить и по дефектам в структуре сплошного материала. Поэтому возможное натекание в вакуумную установку можно оценить по формуле:
где Qмп - минимальный поток, регистрируемый течеискателем; Кв - вероятность существования течи, меньшей чувствительности течеискателя; N - число соединений; m - число одновременно проверяемых соединений. Для нашего случая берём Кв= 0,2, m=N, Qмп =10-11 м3•Па/с. Тогда Qн =2•10-12 м3•Па/с.
Резервом уменьшения Qн при расчете по формуле является уменьшение числа испытаний на герметичность. Предельным случаем является одно испытание, когда m=N, и проверяется негерметичность всей установки. При работе с гелиевым течеискателем такая проверка производится размещением всей установки в атмосфере гелия с помощью полиэтиленовых колпаков или других вспомогательных средств, зависящих от размеров установки.
Технологическое газовыделение зависит от типа обрабатываемого объекта и способа осуществления технологического процесса.
где G - масса обрабатываемых изделий, ?=2 - коэффициент, учитывающий неравномерность процесса газовыделения, t=24 часа.
Qт =6,947•10-9 м3•Па/с. Тогда получаем Q?5,304•10-5 м3•Па/с.
3. Выбор насоса
Выбираем пластинчато-роторный насос 2НВР-5ДМ с рабочим диапазоном давлений от 105 до 5*10-2 и быстротой откачки в рабочем диапазоне давлений 5*10-3 Эффективную быстроту откачки в откачиваемом объёме определяем
Sэф1 =Q/p1 Sэф1 =5,304•10-4 м3/с.
По эффективной быстроте откачки при n=5 по графику для пластинчато-роторных насосов определяем коэффициент использования.
Найдем оптимальное значение Kи= 0,76.
Для нахождения номинальной быстроты действия воспользуемся формулой:
Sm1=Q/(Kи1•p1-pпред1) Sm1=1,473*10-3 м3/с.
Ближайший по быстроте действия пластинчато-роторный насос 2НВР-5ДМ имеет следующие характеристики:
Номинальная быстрота действия, м3/с……………………. 0.005
Диаметр входного патрубка, мм…………………………… 16
Наименьшее рабочее давление, Па…………………………. 10-2
Наибольшее выпускное давление, Па……………………… 105
Диапазон рабочих давлений, Па………………………. 105…5*10-2
. Определение конструктивных размеров трубопроводов и выбор элементов вакуумной системы
Найдем общую проводимость участка вакуумной системы от пластинчато-роторного насоса до вакуумной камеры по формуле:
U01=Sн1• Kи/(1 - Kи) U01=0,012 м3/с.
Где - Sн1 быстрота действия насоса, выбранного по каталогу.
Составим компоновочную схему рассматриваемого участка вакуумной системы. На рис. 3 показаны внутренние размеры откачиваемого объекта и длины трубопроводов.
Рис. 4
Участок вакуумной системы состоит из трех элементов: трубопроводов 1,3,5, затвора 2 и ловушки 4.
Определим проводимости элементов и диаметры трубопроводов. Будем считать в первом приближении, что все элементы имеют одинаковую проводимость. Т?/p>