真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁(yè)眉頁(yè)腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除，謝謝！真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)了一個(gè)最簡(jiǎn)單的真空抽氣系統(tǒng)(如圖1)。圖11的入口加一個(gè)捕集器——水冷障板(如圖2量的大小。用一個(gè)數(shù)學(xué)式子來表示，即是式(1)SSep出口到真空泵入口之間管路的流導(dǎo)，則有式(2)，(2a)、(2b)、和(2c)SpCSS1，ppSepCSppSe種流動(dòng)狀態(tài)：湍流(又稱紊流、渦流)；湍-粘滯流；粘滯流(又稱層流、粘性流、泊稷葉流)；粘滯-分子流；分子流(又稱自由分子流、克努森流)。湍-粘滯流是湍流和粘滯流之間的過渡狀態(tài)。因?yàn)橥牧鲀H僅發(fā)生在真空系統(tǒng)剛剛工作之時(shí)，持續(xù)的時(shí)間很短，發(fā)生湍-粘滯流的時(shí)間滯-分子流，分子流這三種流動(dòng)狀態(tài)下，管道對(duì)氣體的導(dǎo)通性能-流導(dǎo)。第八講：真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2)1．流導(dǎo)和流幾率(1)流導(dǎo)就一個(gè)真空系統(tǒng)管路元件(包括導(dǎo)管、閥門、捕集器等)來說，若其入口壓力P1PP(如2圖3)。12QP成21Q與P之間的關(guān)系，則可寫成式(5)。12CQ312m／s。3P12PCQ12CQ(2)流導(dǎo)幾率p來表示流導(dǎo)幾率，則流導(dǎo)幾率的定義式為式(7)。rCCPfkrCPfkr2．流導(dǎo)的計(jì)算4PI12PPP12P22的薄壁孔的流導(dǎo)為式(9)。2對(duì)于室溫空氣，圓形薄壁孔的流導(dǎo)為式(10)。LDL／D≥20Lm，直徑為流導(dǎo)為式(11)。L／D＜20對(duì)于室溫空氣，考慮管口影響時(shí)，管道的流導(dǎo)用式(12)計(jì)算。Am的薄壁孔的流導(dǎo)用式(13)計(jì)算。積分公式(15)導(dǎo)出。由式(15)導(dǎo)出的圓管的流導(dǎo)為式(16)。5所示的截圓錐形管道，其分子流流導(dǎo)的計(jì)算式為式(17)。第八講：真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)(3)p如式(18)。r因此，當(dāng)考慮管口影響時(shí)，圓管對(duì)于室溫空氣的流導(dǎo)計(jì)算式為式(19)。對(duì)于真空閥門的分子流流導(dǎo)計(jì)算可用式(45)?！氨攘鲗?dǎo)”指的是捕集器入口單位面積上的流導(dǎo)，利用“比流導(dǎo)”數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算可用式(20)。若捕集器不是用水冷卻，而是用其它冷劑，則式(20)要引入一個(gè)溫度影響系數(shù)l，式(21)。若冷凝劑用的是干冰(固體l=1.72導(dǎo)幾率進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于很多種結(jié)構(gòu)形式的捕集器，其流導(dǎo)幾率值已有資料給出，因而利用式(8)(3)粘滯-分子流時(shí)，圓管對(duì)于室溫空氣的流導(dǎo)計(jì)算式是式(21)。在式(21)和(22)中，函數(shù)J1。圖6C312個(gè)元件的流導(dǎo)，則它們串聯(lián)之后的整段管路的流導(dǎo)為式(23)。n個(gè)管道元件串聯(lián)，則串聯(lián)后整個(gè)管路的流導(dǎo)為式(24)。圖7C312C為式(25)。n條管路并聯(lián)組成一段管路，則并聯(lián)之后整段管路的流導(dǎo)為式(26)。氣體的流量稱為真空系統(tǒng)的氣體負(fù)荷。那么真空系統(tǒng)的氣體負(fù)荷究竟來自哪些方面呢?或者說真P3o；30用Q3fq可以用式(27)的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)Qf(49)。第八講：真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)(4)Q3sQ還sQsQ3ZQQ3LLP來計(jì)算式(28)。x以SPSeedP/dt，容器內(nèi)的氣體減少量即是VdP/dt。根據(jù)動(dòng)態(tài)平衡，可列出如下方程(29)。VtPdP/dtVdP/dtQQQQfszL使容器內(nèi)氣體量增多的氣流量。SPe一SP。e(29)中的放氣QQ、漏氣QfsQ的氣流量都是微小的。因此抽氣初期(粗真空和低真空階段)真空系統(tǒng)的氣體負(fù)荷主要Lz1～10-1Pa0.5Pa10Pa2102O.5Pa1Pa10Pa2放氣、蒸發(fā)和滲透的氣流量。忽略這些微小的氣流量之后，抽氣方程(29)變?yōu)?30)。SSpe技術(shù)基本方程(2a)即可看出。8忽略不計(jì)，則求解抽氣方程(31)。由式(32)可得出容器內(nèi)壓強(qiáng)Pt的變化關(guān)系式(33)。式中各符號(hào)的意義同式(32)，式(32)是抽氣時(shí)間計(jì)算的最基本的公式。為(34)。式為(35)。s可以利用真空技術(shù)基本方程(2)求出。計(jì)算時(shí)需先求出真空C，而流導(dǎo)CS，即可通過真空技術(shù)基本方程(2)求出泵對(duì)容器的有效抽速S。再利用式(35)即可求出peVmPPt。309PPP到P00nt，1ts2in12t。inSSS的近似關(guān)系是(46)。式中系數(shù)K2。p因此抽氣時(shí)間的計(jì)算可用式(37)。2K第八講：真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)(5)21．選主泵(1)主泵類型的確定1l。是油擴(kuò)散泵、油增壓泵、羅茨泵系統(tǒng)單位抽氣速率(L／s)的1.33×10-1Pa413.3Pa的壓強(qiáng)符合工作真空度的要求。工藝過程中的氣流量可用式(38)計(jì)算。a．QgQg行的。當(dāng)給出材料單位質(zhì)量含氣量在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積時(shí)可用式(39)計(jì)算。當(dāng)給出材料在熔煉或處理前后化學(xué)成分的變化時(shí)用式(40)計(jì)算。b．Qn碳?xì)?、碳布、硅酸鋁纖維等材料，其放氣量的計(jì)算如式(41)。c．Qf暴露于真空下各種構(gòu)件材料表面的放氣流量用式(42)計(jì)算。QnQ的計(jì)算用式(28)。tQPPa，則被抽容3gS為式(43)。eyS導(dǎo)CS。通常按經(jīng)驗(yàn)公式(44)粗算主泵的抽速。導(dǎo)S，若SeeSey2．配泵(2)前級(jí)泵在主泵(如擴(kuò)散泵、油增壓泵，分子泵和羅茨泵)出口處造成的壓強(qiáng)應(yīng)低于主4。前級(jí)泵的抽速可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式(48)選取。3．儲(chǔ)氣罐和維持泵第八講：真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)(6)次是在真空室和主泵之間設(shè)有高真空閥門(也稱主閥)，在前級(jí)管道上設(shè)有前級(jí)管道閥(也叫低真空閥)；在預(yù)真空管道上設(shè)置預(yù)真空管道閥(稱低真空閥)。主泵上的高真空閥門，通常不能在閥按真空系統(tǒng)工作的清潔程度可分為有油真空系統(tǒng)(真空室有油蒸氣污染的)和無油真空系統(tǒng)(真空室無油蒸氣污染的)。按真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料可分為玻璃真空系統(tǒng)(除了機(jī)械真空泵以外全由玻璃制成)和金(1)低真空系統(tǒng)-1(2)中真空系統(tǒng)1.33～-11.33～133.3Pa1.33～1333Pa。不但抽氣1.33～101325Pa圖(3)高真空系統(tǒng)-3-2③擴(kuò)散泵串聯(lián)羅茨泵，再串聯(lián)機(jī)械泵的真空系統(tǒng)，它起動(dòng)慢，但預(yù)抽氣時(shí)間短(因?yàn)橹虚g有羅茨泵)。圖(4)超高真空系統(tǒng)Pa。-6⑤用低溫泵做為主泵，串聯(lián)或并聯(lián)分子篩吸附泵(預(yù)真空泵)，構(gòu)成無油超高真空系統(tǒng)。(5)真空機(jī)組-2-3-4l.33～1.33×10-1-21.33～1.33×10Pa。-13