Графическая проверка правильности выбора вакуумных насосов и определение совместности их работы

Правильность выбора вакуумных насосов проверяется графически. На рисунке 6.2 в логарифмических координатах построены характеристики двух выбранных насосов S_n[ =f_]{p) и S_i|2 -f₂(p). Эти характеристики имеются в литературе для всех стандартных насосов. На том же рисунке построены графики быстроты натекания и газовыделения S = Qlp. Пользуясь основным уравнением вакуумной техники, можно построить зависимости S^(p) и S^₂(p), так как размеры трубопроводов, а следовательно, и проводимости (У уже определены:

Здесь (/, — проводимость вакуумной системы от первого насоса до откачиваемого объекта; U₂ — проводимость вакуумной системы от второго насоса до первого, причем U в общем случае является функцией давления.

Для приближенного расчета общей проводимости U_Q сложного трубопровода при смене режимов течения газа вводят понятие эквивалентной длины трубопровода: /_э = A/U₀, причем А — 2, сР для молекулярного режима течения воздуха при Т- 293 К; А — 10,9</* + 182(Рр^ для молекулярно-вязкостного режима течения воздуха при Т = 293 К; А = 182(fp^ для вязкостного режима течения воздуха при Т = 293 К (размерности / и d — см, р — торр).

Для упрощения расчетов принимаем эквивалентную длину трубопровода постоянной и нс зависящей от режима течения газа в трубопроводе. По известной проводимости U_Q' при одном режиме течения можно найти проводимость U" при любом другом режиме течения:

и;-(ПА) и;.

Рис. 6.2. Графическая проверка правильности выбора вакуумных насосов.

Точка 1 пересечения кривых 5^, и S_Q соответствует установившемуся режиму работы первого насоса. Давление в точке пересечения должно быть равно рабочему давлению первого насоса р_г Аналогично по пересечению кривых S^₂ и S_Q можно найти рабочее давление второго насоса р₂.

При малом газовыделении (Q = Sj?) условием запуска системы является взаимное пересечение кривых эффективной быстроты откачки ^и *^ф2- При ^{этом ВТ0}Р°й насос, как правило, работает вблизи своего предельного давления. В случае больших газовыделений достаточным условием запуска системы можно считать отсутствие двойного пересечения кривых S и S в промежутке давлений отр, дор_г В противном случае (для SJ) запуск системы невозможен. Возможность запуска системы следует проверять как для сорбционных, так и для механических насосов. Для механических насосов, кроме возможности запуска, следует определить совместность работы.

При правильном выборе вакуумных насосов совместность их работы при заданной производительности Q в установившемся режиме работы установки должна выполняться автоматически. В установках с переменным газовыделением и натеканием необходимо определять области совместной работы насосов по газовому потоку и давлению.

Нахождение области совместности работы насосов удобно делать графически, считая, что в любой момент времени поток остается квазистационарным, т. е. выполняется условие сплошности потока Q_{ = Q₂ ((?, — производительность откачки первого насоса в вакуумной камере;

Q₂— производительность откачки второго насоса в сечении выхлопного патрубка первого насоса).

Значения и Q₂ как функции давления можно рассчитать, воспользовавшись кривыми эффективной быстроты откачки насосов S' и S^₂ (см. рис. 6.2), по формулам:

Любой насос, требующий для своей работы насос предварительного разрежения, имеет максимум на кривой зависимости производительности насоса от давления. Если при максимальной производительности предыдущего насоса последующий обеспечивает на его выхлопном патрубке давление р₂, меньшее максимального выпускного давления предыдущего насоса р^ то они всегда работают совместно.

Давление р_2> соответствующее максимальной производительности системы, находится из уравнения Q_lmtx = Q₂(p₂), которое удобно решить графически, проводя на рисунке 6.3 прямую, параллельную оси р (показана стрелками), от максимума кривой 0,(р) до пересечения с кривой Q₂(p). Точка пересечения определяет значение р_г

Если р₂<�р_л, то обеспечена полная совместность работы насосов. При р₂ > р_я совместность работы насосов сохраняется только в диапазоне давлений от р^₆ до p_mtx и потоков от Q^₆ до Q^. Нахождение и р_тлх

производится обратным построением, начиная от давления р_ь.

При ограниченной совместности работы насоса в откачиваемом объекте возможны резкие колебания давления при неустойчивом газовыделении. Если суммарный поток, выделяющийся в вакуумной камере, превысит <2^, то в вакуумной камере произойдет резкое повышение давления от р^ до /?_в, которое может превосходить на несколько порядков.

Рис. 6.3. Графическая проверка совместности работы вакуумных насосов.