真空系统设计

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！真空系统设计(1)了一个最简单的真空抽气系统(如图1)。图11的入口加一个捕集器——水冷障板(如图2量的大小。用一个数学式子来表示，即是式(1)SSep出口到真空泵入口之间管路的流导，则有式(2)，(2a)、(2b)、和(2c)SpCSS1，ppSepCSppSe种流动状态：湍流(又称紊流、涡流)；湍-粘滞流；粘滞流(又称层流、粘性流、泊稷叶流)；粘滞-分子流；分子流(又称自由分子流、克努森流)。湍-粘滞流是湍流和粘滞流之间的过渡状态。因为湍流仅仅发生在真空系统刚刚工作之时，持续的时间很短，发生湍-粘滞流的时间滞-分子流，分子流这三种流动状态下，管道对气体的导通性能-流导。第八讲：真空系统设计(2)1．流导和流几率(1)流导就一个真空系统管路元件(包括导管、阀门、捕集器等)来说，若其入口压力P1PP(如2图3)。12QP成21Q与P之间的关系，则可写成式(5)。12CQ312m／s。3P12PCQ12CQ(2)流导几率p来表示流导几率，则流导几率的定义式为式(7)。rCCPfkrCPfkr2．流导的计算4PI12PPP12P22的薄壁孔的流导为式(9)。2对于室温空气，圆形薄壁孔的流导为式(10)。LDL／D≥20Lm，直径为流导为式(11)。L／D＜20对于室温空气，考虑管口影响时，管道的流导用式(12)计算。Am的薄壁孔的流导用式(13)计算。积分公式(15)导出。由式(15)导出的圆管的流导为式(16)。5所示的截圆锥形管道，其分子流流导的计算式为式(17)。第八讲：真空系统设计(3)p如式(18)。r因此，当考虑管口影响时，圆管对于室温空气的流导计算式为式(19)。对于真空阀门的分子流流导计算可用式(45)。“比流导”指的是捕集器入口单位面积上的流导，利用“比流导”数据进行计算可用式(20)。若捕集器不是用水冷却，而是用其它冷剂，则式(20)要引入一个温度影响系数l，式(21)。若冷凝剂用的是干冰(固体l=1.72导几率进行计算，对于很多种结构形式的捕集器，其流导几率值已有资料给出，因而利用式(8)(3)粘滞-分子流时，圆管对于室温空气的流导计算式是式(21)。在式(21)和(22)中，函数J1。图6C312个元件的流导，则它们串联之后的整段管路的流导为式(23)。n个管道元件串联，则串联后整个管路的流导为式(24)。图7C312C为式(25)。n条管路并联组成一段管路，则并联之后整段管路的流导为式(26)。气体的流量称为真空系统的气体负荷。那么真空系统的气体负荷究竟来自哪些方面呢?或者说真P3o；30用Q3fq可以用式(27)的经验公式来计Qf(49)。第八讲：真空系统设计(4)Q3sQ还sQsQ3ZQQ3LLP来计算式(28)。x以SPSeedP/dt，容器内的气体减少量即是VdP/dt。根据动态平衡，可列出如下方程(29)。VtPdP/dtVdP/dtQQQQfszL使容器内气体量增多的气流量。SPe一SP。e(29)中的放气QQ、漏气QfsQ的气流量都是微小的。因此抽气初期(粗真空和低真空阶段)真空系统的气体负荷主要Lz1～10-1Pa0.5Pa10Pa2102O.5Pa1Pa10Pa2放气、蒸发和渗透的气流量。忽略这些微小的气流量之后，抽气方程(29)变为(30)。SSpe技术基本方程(2a)即可看出。8忽略不计，则求解抽气方程(31)。由式(32)可得出容器内压强Pt的变化关系式(33)。式中各符号的意义同式(32)，式(32)是抽气时间计算的最基本的公式。为(34)。式为(35)。s可以利用真空技术基本方程(2)求出。计算时需先求出真空C，而流导CS，即可通过真空技术基本方程(2)求出泵对容器的有效抽速S。再利用式(35)即可求出peVmPPt。309PPP到P00nt，1ts2in12t。inSSS的近似关系是(46)。式中系数K2。p因此抽气时间的计算可用式(37)。2K第八讲：真空系统设计(5)21．选主泵(1)主泵类型的确定1l。是油扩散泵、油增压泵、罗茨泵系统单位抽气速率(L／s)的1.33×10-1Pa413.3Pa的压强符合工作真空度的要求。工艺过程中的气流量可用式(38)计算。a．QgQg行的。当给出材料单位质量含气量在标准状态下的体积时可用式(39)计算。当给出材料在熔炼或处理前后化学成分的变化时用式(40)计算。b．Qn碳毡、碳布、硅酸铝纤维等材料，其放气量的计算如式(41)。c．Qf暴露于真空下各种构件材料表面的放气流量用式(42)计算。QnQ的计算用式(28)。tQPPa，则被抽容3gS为式(43)。eyS导CS。通常按经验公式(44)粗算主泵的抽速。导S，若SeeSey2．配泵(2)前级泵在主泵(如扩散泵、油增压泵，分子泵和罗茨泵)出口处造成的压强应低于主4。前级泵的抽速可根据经验公式(48)选取。3．储气罐和维持泵第八讲：真空系统设计(6)次是在真空室和主泵之间设有高真空阀门(也称主阀)，在前级管道上设有前级管道阀(也叫低真空阀)；在预真空管道上设置预真空管道阀(称低真空阀)。主泵上的高真空阀门，通常不能在阀按真空系统工作的清洁程度可分为有油真空系统(真空室有油蒸气污染的)和无油真空系统(真空室无油蒸气污染的)。按真空系统的结构材料可分为玻璃真空系统(除了机械真空泵以外全由玻璃制成)和金(1)低真空系统-1(2)中真空系统1.33～-11.33～133.3Pa1.33～1333Pa。不但抽气1.33～101325Pa图(3)高真空系统-3-2③扩散泵串联罗茨泵，再串联机械泵的真空系统，它起动慢，但预抽气时间短(因为中间有罗茨泵)。图(4)超高真空系统Pa。-6⑤用低温泵做为主泵，串联或并联分子筛吸附泵(预真空泵)，构成无油超高真空系统。(5)真空机组-2-3-4l.33～1.33×10-1-21.33～1.33×10Pa。-13