真空系统设计计算课件

1、真空系统设计，真空系统设计，PPT学习与交流，真空系统设计，1。真空系统的组成，2。真空技术的基本方程，3。真空系统的设计与计算。气流状态的判别，5。电导计算，6。泵送时间的计算，7。真空密封，真空系统设计，6。东北大学第一届真空技术培训班PPT学习与交流。1.真空系统的组成，真空系统的设计，东北大学第一个真空技术培训系列课程6，1.1真空系统的概念，1.2真空系统的组成，1.3真空系统的原理图，1.4高真空系统，1.5真空系统设计的基本内容，3，PPT学习与交流，1.1真空系统的概念，真空系统的设计，东北大学第一个真空技术培训系列课程6，什么是真空系统？总而言之，真空系统是用来获得具有特定要

2、求的真空度的抽气系统。4，PPT学习与交流，1.2真空系统组件，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，一个比较完整的真空系统由以下组件组成：1抽气设备：如各种真空泵；2个真空阀；3根连接管；4真空测量装置：如真空压力表和各种压力表；5其他部件：如捕集器、除尘器、真空继电器表头、储气罐等。5，PPT学习与交流，1.3真空系统原理图，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，一个待真空处理的容器，通过管道和阀门与真空泵相连，同时容器上设置真空测量装置，构成最简单的真空泵系统(如图1)。6，PPT学习与交流，1.4高真空系统，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班

3、第六系列教程，图1所示最简单的真空系统只能获得低真空度，当需要获得高真空度时，需要增加高真空泵。当高真空泵串联时，通常在高真空泵的入口和出口处增加阀门，这样高真空泵可以独立维持真空。如果串联的高真空泵是油扩散泵，为了防止大量的油蒸汽回流到泵送容器中，通常在油扩散泵的入口处增加一个疏水阀冷却挡板(如图2所示)。根据需要，管道中还可增加除尘器、真空继电器表头、真空软连接管道、真空泵入口放空阀等，从而形成一个完善的高真空系统。7、PPT研究与交流、真空系统设计、6号、8号、PPT研究与交流、真空系统设计、6号、高真空油扩散泵机组、9号、PPT研究与交流、1.5真空系统设计的基本内容、真空系统设计、6

4、号、真空系统设计的基本内容。确定导管、阀门、疏水阀、真空测量元件等。并做出合理的配置。最后，绘制真空系统的装配图和零件图。10，PPT学习与交流，2。真空技术基本方程，真空系统设计，东北大学真空技术培训班第一系列教程之六，2.1真空系统最重要的性能参数：极限真空度和有效抽速2.2电导的定义2.3真空技术基本方程2.4真空技术基本方程在真空系统设计中的意义，11。2.1真空系统最重要的性能参数：极限真空度和有效抽速，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，真空系统的极限真空度是指系统在无外载长时间抽真空后所能达到的最低压力。真空系统对容器的有效抽吸速度是指真空系统在容器出口处的压

5、力下每单位时间能够从被抽吸的容器中抽出的气体体积。真空系统对容器的有效泵送速度不仅取决于真空泵的泵送速度，还取决于真空系统管道的气体传导性能，即所谓的传导性。，12，PPT学习与交流，2.2电导定义，真空系统设计，东北大学第一期真空技术培训课程第六系列教程，电导定义为单位压差为：时流经管道的空气量。它用一个数学公式表示，即公式：中的C管道的电导；空气流过管道；P1和P2分别是管道的入口压力和出口压力，Pa。13，PPT学习与交流，2.3真空技术基本方程，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，如果用Se表示真空系统对容器的有效抽速，用Sp表示真空泵的抽速，用C表示真空容器出口与

6、真空泵入口之间管道的电导，则方程(a)、(b)、(C)基本相同。这是真空系统设计中一个非常重要的方程。如果你知道泵的泵送速度Sp和管道的传导率C，你可以计算出系统到容器的有效泵送速度。这个方程被称为真空技术的基本方程。14，PPT学习与交流，2.4真空技术基本方程在真空系统设计中的意义，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，从方程(2b)中，我们可以看出，如果管道的电导C远大于泵的泵速Sp，则Sp /C的值远小于1，此时真空系统对容器的有效泵速Se Sp。也就是说，为了充分发挥泵对容器的抽吸作用，在设计真空系统的管道时，管道的传导率应尽可能大。因此，真空管道应该又粗又短，不能

7、又细又长。这是连接管道设计中的一个重要原则。相反，如果管道的传导率C远小于泵的泵送速度sp，则C/Sp的值远小于1。从等式(2c)可以看出，此时真空系统对容器的有效泵送速度SeC，也就是说，在这种情况下，选择任何泵都是无用的，并且不可能提高泵对容器的有效泵送速度。15，PPT学习与交流，3。真空系统的设计与计算，真空系统的设计，6。东北大学第一届真空技术培训班系列教程3.1主泵3.2带泵3.3储气罐和维修泵3.4真空系统设计中应注意的问题3.5真空系统的典型形式3.6真空系统的结构设计3.7真空系统的操作规则16。PPT学习与交流，3.1主泵的选择，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第

8、六系列教程，选择主泵时要考虑两个方面，一是主泵的选型，二是主泵的泵速的确定。3.1.1根据泵送容器要求的极限真空度和工作真空度确定主泵： (1)类型的依据。通常，主泵的极限真空度略高于泵送容器所需的极限真空度(例如，高出半个数量级)。每台泵都有其最佳工作压力范围，因此应确保泵送容器的工作真空度选择在主泵的最佳泵速压力范围内。各种真空泵的工作压力范围见图11。17、PPT学习与交流、真空系统设计、东北大学第一个真空技术培训系列课程6、18、PPT学习与交流、真空系统设计、东北大学第一个真空技术培训系列课程6、(2)根据泵送气体的类型、每种气体的比例以及气体中所含的粉尘。因此，我们应该了解各种真空

9、泵的性能和应用特点。(3)根据初始投资和日常运行维护费用。当有两种以上的泵可供选择时，应根据经济指标确定主泵。在比较经济指标时，我们应该考虑整个真空系统。图12是示出单位泵送速率的价格(L/s)与油扩散泵、油增压泵和罗茨泵的入口压力之间的关系的曲线图3.1.2主泵泵送速度的确定主泵泵送速度的确定主要基于泵送容器的工作真空度及其最大排气流量，以及泵送容器的体积和所需的泵送时间。(1)真空室内排气流量计算公式中q真空室内产生的总空气流量；Qg过程中熔炼或处理的材料释放的气体流速，Pam/s。真空室内使用的耐火隔热材料的空气流量，帕姆/秒；22，PPT学习与交流，真空系统设计，东北大学第一届真空技术

10、培训班第六系列教程，由真空室内壁和Qf表面所有部件暴露于真空条件下的空气流量解析，Pam/s；Ql室外空气通过各种密封接头(PAM/S)漏入真空室的空气流量不一定存在于不同的真空应用设备中，应根据不同的情况具体考虑。23，PPT学习与交流，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，标准状态下每单位质量q1熔炼或处理物料的气体含量计算公式中a.Qg，m3/kg；g .熔炼或处理材料的总质量，千克；Pd标准大气压，101325帕；排气度，表示一次熔炼或处理排放的气体占总气体含量的百分比；24、PPT学习与交流、真空系统设计、东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程、熔炼或加工过程中氮

11、材料出气不均匀系数见表3；东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程第25讲“材料熔炼或处理的时间”，第25讲“PPT学习与交流，真空系统设计”，当给出熔炼或处理前后材料化学成分的变化时，公式中的熔炼速度按下式计算，kg/min；碳、氮、氢、碳元素、氮元素和氢元素在熔炼前后占原始含量的百分比。26，PPT学习与交流，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，b. Qn的计算有些真空设备的真空室需要加热到更高的温度。耐火保温材料，如碳毡、碳纤维布、硅酸铝纤维等。必须在真空室中使用。放气量的计算如下：标准状态下单位体积qn耐火保温材料的体积，m3/m3；Vn中使用的耐火材料体积，m3；

12、钯标准大气压，帕；耐火保温材料的加热时间，s，27，PPT研究与交流，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，c. Qf各种部件材料暴露在真空中表面除气流动的计算q1i中第一种材料的单位表面积除气率按下式计算，Pa m3/(m2s)；一般情况下，使用一个小时的疏散放气率数据；人工智能材料暴露在真空中的表面积，m2。28，PPT学习与交流，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，在用公式(38)计算真空室中的总排气流量时，应根据某一真空设备的具体情况确定，如果某些设备不使用耐火保温材料，则不必计算Qn。有些材料的气体释放实验数据无处可查，所以可以用类似材料的气体释

13、放数据来代替。等式(28)用于计算泄漏流量Ql。29、东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程真空系统设计，PPT学习与交流，(2)泵送容器所需有效泵送速度的计算如果泵送容器内的最大排气流量为100帕立方米/秒，所需工作真空度为100帕帕，则泵送容器所需有效泵送速度为Sey，30、PPT学习与交流，真空系统设计，(3)主泵泵送速度S的粗略计算，31、PPT学习与交流，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，在对主泵的泵速S进行粗略计算后，根据S值从真空泵产品系列中选择满足粗略计算值S的主泵，粗略选择的主泵的泵速设为Sp。(4)检查主泵的泵速，根据主泵的入口尺寸，选择并确定主阀、

14、疏水阀和连接管道，并画出主泵入口和真空室出口之间的管道示意图。用电导计算公式计算出泵送容器出口与主泵入口之间的高真空管道的电导C，然后计算出粗选主泵到真空室出口的有效泵速Se。如果Se大于或等于泵送容器所需的有效泵送速度Sey，则认为粗选主泵的尺寸满足要求；否则，应重新选择并再次检查粗选主泵，直至其符合要求。32、PPT学习与交流、3.2泵配置、真空系统设计、东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，主泵选定后，重要的问题是如何选择合适的前置泵和预抽泵。通常，前置泵直接影响主泵的泵送性能以及真空系统的泵送时间和经济效益。配备前置泵时，应遵守以下规定。 (1)前级泵应确保主泵排出的气流能够及时排

15、出。(2)主泵出口处前一泵(如扩散泵、增压泵、分子泵和罗茨泵)产生的压力应低于主泵的最大排气压力。(3)前置泵兼作预抽泵，应满足预抽时间的要求。33，PPT学习与交流，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，在预抽确定后，可根据预抽的入口尺寸选择预抽阀和预抽阀，以确定各部分连接管道的尺寸。根据以上确定，可以绘制真空系统设计图。34，PPT学习通讯，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，几种典型主泵的配套泵(1)当采用油蒸汽流量泵作为主泵时，根据经验标准推荐的前置泵的尺寸，可以确定前置泵的配套方法，如表4所示。35，PPT学习与交流，真空系统设计，东北大学第一届真空技术培训班第六系列教程，(2)当分子泵为主泵时，其泵送能力与前一台泵密切相关。分子泵的前侧需要保持分子流动状态，才能稳定工作。为了保证分子泵的前侧处于分子流动状态，前泵泵速公式中S1分子泵的泵速通常选择如下，m3/s；前置泵的S2泵速，m3 /s.(3)当罗茨泵为主泵时，油封机械泵或水环泵通常