Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://nuclphys.sinp.msu.ru/students/vacuum.htm
Дата изменения: Thu Apr 24 12:57:48 2014 Дата индексирования: Sun Apr 10 02:43:32 2016 Кодировка: Windows-1251 |
Московский Государственный
Университет им. М.В.Ломоносова Кругов Виталий Вакуумные насосы
|
![]() Рис. 1. Упрощенная схема вакуумной системы. |
Рассмотрим схему простейшей вакуумной системы
(рис. 1), состоящую из откачиваемого объекта 1,
насоса 2, и соединяющего их трубопровода. Течение
газа из откачиваемого объекта в насос происходит
из-за разности давлений (p1 - p2),
причем p1 > p2.
Быстроту откачки насоса Si в
произвольном сечении соединительного
трубопровода можно определить как объем газа,
проходящий через это сечение в единицу времени:
Si = dVi/dt.
Быстротой откачки объекта или эффективной быстротой откачки насоса называется объем газа, поступающий в единицу времени из откачиваемого объекта в трубопровод через сечение I при давлении p1:
SEff = dV1/dt. | (1) |
Быстрота действия насоса - это объем газа, удаляемый насосом в единицу времени через входной патрубок (сечение ближе к насосу) при давлении p2:
SH = dV2/dt. | (2) |
Отношение эффективной быстроты откачки насоса к быстроте действия называется коэффициентом использования насоса:
Ku = SEff/SH. | (3) |
Производительностью насоса называется поток газа, проходящий через его входное сечение. Для стационарного потока выполняется условия сплошности:
Q = p2SH = p1SEff = piSi. | (4) |
Установим связь между тремя основными характеристиками вакуумной системы: быстротой действия насоса SH, эффективной быстротой откачки объекта SEff и проводимостью вакуумной системы между насосом и откачиваемым объектом U. Запишем следующие равенства:
SH = Q/p2 = U(p1
- p2)/p2, SEff = Q/p1 = U(p1 - p2)/p1. |
(5) |
После несложных преобразований имеем искомую связь:
1/SEff -1/SH = 1/U. | (6) |
Это уравнение называется основным уравнением вакуумной техники. Для анализа этого уравнения запишем его немного в другом виде:
SEff = SHU/(SH + U). | (7) |
Сразу же бросаются в глаза следующие факты:
Предельное давление
насоса pпр - это минимальное
давление, которое может обеспечить насос,
работая без откачиваемого объекта. Логично
заметить, что быстрота действия насоса при
приближении к предельному давлению стремиться к
нулю. Предельное давление большинства вакуумных
насосов определяется газовыделением материалов,
из которых изготовлен насос, перетеканием газов
через зазоры и другими явлениями, возникающими в
процессе откачки.
Наименьшее рабочее
давление вакуумного насоса pм - это
минимальное давление, при котором давление
длительное время сохраняет номинальную быстроту
действия. Наименьшее рабочее давление примерно
не порядок выше предельного давления.
Использование насоса для работы при давлениях
между предельным и наименьшим рабочим
экономически не выгодно из-за ухудшения его
удельных характеристик.
Наибольшее рабочее
давление вакуумного насоса pб - это
максимальное давление, при котором насос
длительное время сохраняет номинальную быстроту
действия. В рабочем диапазоне от наименьшего о
наибольшего рабочего давления обеспечивается
эффективное применение насоса для откачивания
вакуумных установок. Рабочие диапазоны давлений
вакуумных насосов в основном определяются их
принципом действия.
Давление запуска
вакуумного насоса pз -
максимальное давление во входном сечении насоса,
при котором он может начать работу. Давление
запуска обычно заметно превышает наибольшее
рабочее давление. Для некоторых типов насосов, к
примеру, магниторазрядных, это различие может
достигать 2-3 порядков.
![]() Рис. 2. Зависимость быстроты действия от входного давления |
Наибольшее
выпускное давление pВ -
максимальное давление в выходном сечении насосы,
при котором он может осуществлять откачку. Этот
параметр не используется для некоторых типов
сорбционных насосов, поглощающих газ в объеме
насоса.
Параметры вакуумных насосов показаны
на основной характеристике вакуумного насоса -
зависимости быстроты действия от его входного
давления (рис. 2). Экспериментальное определение
основной характеристики вакуумного насоса может
осуществляться двумя методами: стационарным
методом постоянного давления и
квазистационарным методом постоянного объема.