Общая характеристика вакуумных насосов

Для создания в установках требуемой степени разрежения приме­няют разнообразные вакуумные насосы.

Вакуумные насосы классифицируются по назначению на низковаку­умные, средневакуумные, высоковакуумные и сверхвысоковакуумные, а в зависимости от принципа действия - на механические и физико-хи­мические.

Основными параметрами любого вакуумного насоса являются быст­рота действия, предельное давление, наименьшее рабочее давление, наибольшее давление запуска и наибольшее выпускное давление.

Быстроту откачки насоса S_i в произвольном сечении соедини­тельного трубопровода, рис. 2.1., определяют как объем газа, проходящий через это сечение в единицу времени: S_i=dV_i/dt.

рис. 2.1.

Объем газа, поступающий в единицу времени из откачиваемого объекта в трубопровод через сечение II при давлении P₂, называется быстротой откачки объекта или эффективной быстротой откачки насоса:

S_эф=dV₂/dt. (2.1)

Объем газа, удаляемый насосом в единицу времени через входной патрубок (сечение I) при давлении Р₁ - это быстрота действия насоса: S_н=dV₁/dt. (2.2)

Отношение эффективной быстроты откачки насоса к быстроте действия называется коэффициентом использования насоса:

К_и=S_эф/S_н. (2.3)

Поток газа, проходящий через входное сечение насоса, называ­ется его производительностью. Для стационарного потока выполняется

условие сплошности:

Q=P₁S_н=P₂S_эф=P_iS_i. (2.4)

Установим связь между тремя основными характеристиками ваку­умной системы: быстротой действия насоса S_н, эффективной быстротой откачки объекта S_ф и проводимостью вакуумной системы между насосом и откачиваемым объектом U. Согласно (2.4) и (1.54) запишем

S_н=Q/P₁=U(P₂-P₁)/Р₁; S_эф=Q/P₂=U(P₂-P₁)/Р₂. (2.5)

Перепишем (2.5) в виде

;

и вычтем первое из второго:

1/S_эф - 1/S_н = 1/U. (2.6)

Уравнение (2.6) называется основным уравнением вакуумной тех­ники. Его можно переписать в виде

S_эф = S_нU/(S_н+U) (2.7)

При условии S_н=U из (2.7) получим, что S_эф=0,5S_н. Если U → ∞то Sэф→Sн; при U→0 следует, что Sэф→ 0.

Введя в основное уравнение коэффициент использования насоса, согласно (2.3), получим

K_и = U(S_н + U); (2.8)

U = S_нК_и/(1 - К_и). (2.9)

Максимальное значение коэффициента использования насоса равно единице.

Предельным давлением Р_пр насоса называют минимальное давле­ние, которое может быть достигнуто во входном патрубке заглушенно­го насоса после длительной работы в стационарном режиме, рис. 2.2.

Рис.2.2.

Быстрота действия насоса при приближении к предельному давлению стремится к нулю. Предельное давление большинства вакуумных насосов определя­ется газовыделением материалов, из которых изготовлен насос, пере­теканием газов через зазоры и др.

Наименьшее рабочее давление вакуумного насоса Р_м - это мини­мальное давление, при котором насос длительное время сохраняет но­минальную быстроту действия. Оно примерно на порядок выше предельного. Эксплуатация насоса при давлениях между предельным и наименьшим рабочим не оправдана экономически.

Наибольшее рабочее давление вакуумного насоса Рб - это максимальное давление, при котором насос сохраняет номинальную быстроту действия. Давление запуска Р_з - это максимальное давление во входном сечении насоса, при котором он может начать работу. Для большинства насосов оно совпадает с наибольшим выпускным давлением Рв, - максимальным давлением выпус­кного патрубка, при котором еще обеспечивается нормальная работа насоса. Если это давление превышено, насосы прекращают работу или могут прийти в негодность из-за окисления рабочих деталей. Данные параметры показаны на основной характеристике вакуумного насоса - зависимости быстроты действия от его входного давления.

В качестве дополнительных характеристик вводят такие параметры насосов, как производительность (количество газа, удаляемое из входного патрубка в единицу времени), потребляемая мощность, длительность рабочего цикла и ресурс работы, время запуска и т.д.

Дата добавления: 2015-07-20