Выбор конструктивных размеров соединительных вакуумпроводов и арматуры.

Основной трубопровод соединяет входной патрубок вакуумного агрегата с присоединительным фланцем рабочей камеры, поэтому диаметр трубопровода должен сочетаться с размерами входного патрубка выбранного высоковакуумного насоса или агрегата; при этом длина основного вакуумпровода составляет не более 0,3-0,5 [м].

Эффективную скорость откачки высоковакуумного агрегата рассчитываем по формуле:

S_эф.агр. =

В данном случае течение газа происходит в молекулярном режиме.

D = 250 [мм], L = 0,3 [м].

U_о.тр = 38,1 ∙ = 38,1 ∙ = 8,01

Как видно из схемы вакуумной системы, последовательно с трубопроводом подсоединёны два тарельчатых затвора.

Марка затворов – ЗЭПл-100 (U = 15000 л/с).

Тогда проводимость основной коммуникации будет определяться по формуле:

= + = + + = 0,26

U_осн = 3,87

S_эф.агр. = = = = 0,56

Критерием правильного выбора вакуумного агрегата является неравенство типа:

S_{агр. (расч)} ≤ S_эф.агр. < S_агр.

0,11 < 0,56 < 0,65

Следовательно, выбор осуществлён правильно.

Диаметр байпасной (вспомогательной) коммуникации и вакуумпровода, соединяющего высоковакуумный насос с насосом предварительного разрежения, должен сочетаться с размером впускного патрубка насоса для предварительного разрежения. Из конструктивных соображений длина этих коммуникаций не должна превышать 1,5 – 2 [м].

При откачке механическим вытеснительным насосом течение газа происходит в вязкостном режиме.

D = 40 мм, L = 1,5 [м].

U_бп.тр = 1360 ∙ ∙ P_ср = 1360 ∙ ∙ = 116,05

Как видно из схемы вакуумной системы, последовательно с трубопроводом подсоединены два вентиля и затвор.

Марка вентиля – КЭУн-40 (U = 170 л/с).

Тогда проводимость первой вспомогательной коммуникации будет определяться по формуле:

= + + = + + =

= 0,0086 + 5,88 + 5,88 + 0,67 = 12,44

U_бп1. = 0,08

S_эф. = = = = 0,0133

0,0133 < 0,016

Следовательно, выбор осуществлён правильно.

При откачке адсорбционным насосом течение газа происходит в смешанном режиме.

U_смеш = 0,9 U_мол + U_вязк

U_мол= 0,9 ∙ 38,1 ∙ = 0,9 ∙ 38,1 ∙ = 0,0056

U_вязк = 1360 ∙ ∙ P_ср = 1360 ∙ ∙ = 0,1452

U_смеш = 0,151

Как видно из схемы вакуумной системы, последовательно с трубопроводом подсоединены два вентиля и затвор.

= + + = + + =

= 6,62 + 5,88 + 5,88 + 0,67 = 19

U_бп2. = 0,053

S_эф. = = = = 0,00193

0,00193 < 0,002

Следовательно, выбор осуществлён правильно.

5. Расчёт основных периодов процесса откачки.

Расчёт основных периодов откачки сводится к расчёту времени достижения требуемого (рабочего) вакуума, соответствующего данному моменту процесса обработки изделий в вакууме.

Расчёт начального периода откачки t_нач (т.е. времени откачки атмосферного воздуха из рабочей камеры насосом предварительного разрежения через байпасную коммуникацию) с учётом вязкостного режима течения газа выполняется по формуле:

= ∙ ln =

= ∙ ln ≈ 74 [с] =

= 1,25 [мин].

объём рабочей камеры.

= 0,416 м³

C = 1360 ∙ = 1360 ∙ = 2,32 ∙ 10^-3

P₁ – давление, при котором начинается откачка адсорбционным насосом (100 Па);

P_пред – предельный вакуум, создаваемый насосом предварительного разрежения (0,67 Па).

Далее аналогично рассчитаем время откачки адсорбционным насосом.

= ∙ ln =

= ∙ ln ≈ 3273 [с] =

= 54,5 [мин].

P_1,5 – давление, при котором начинается откачка магниторазрядным насосом (0,1 Па);

Рассчитаем вакуум в рабочей камере, соответствующий первой секунде после открытия затвора, отделяющего работающий вакуумный агрегат от технологической камеры.

= 0,1 ∙

= 0,1 ∙ = 6,7 ∙ 10^-3 [Па].

Подготовительное время t_подг определяется из уравнения:

lg = A – B∙ t_подг

lg = –3,4 – 7,3∙ 10^-5∙ t_подг

–3,5 = –3,4 – 7,3∙ 10^-5∙ t_подг

t_подг = = 1370 [с] ≈ 22,8 [мин].

Рассчитаем давление в рабочей камере, соответствующее первой секунде обработки изделий.

+ = +

∙ 10^-9 = 1,59 [Па].

Q_изд – газовыделение из материала изделий, соответствующее времени обезгаживания, равному одной секунде.

Q_изд = А_изд ∙ q_диф = 0,293 ∙ 27,5 ∙ 7,5

Далее расчёт t_технол предусматривает последовательное увеличение значений t_обезг и определение промежуточных значений вакуума в рабочей камере согласно формуле:

P_кам = +

P_{кам (1с)} = + ≈ 11,01 ∙ 10^-2 [Па]

P_{кам (1ч)} = + ≈ 1,83 ∙ 10^-3 [Па]

P_{кам (2ч)} = + ≈ 1,29 ∙ 10^-3 [Па]

P_{кам (4ч)} = + ≈ 9,18 ∙ 10^-4 [Па]

P_{кам (6ч)} = + ≈ 7,49 ∙ 10^-4 [Па]

P_{кам (8ч)} = + ≈ 6,49 ∙ 10^-4 [Па]

P_{кам (10ч)} = + ≈ 5,81 ∙ 10^-4 [Па]

P_{кам (12ч)} = + ≈ 5,3 ∙ 10^-4 [Па]

P_{кам (14ч)} = + ≈ 4,91 ∙ 10^-4 [Па]

P_{кам (16ч)} = + ≈ 4,59 ∙ 10^-4 [Па]

Процесс обработки изделий в вакууме завершается выдержкой (временным интервалом, в течение которого изделия остывают в вакууме до комнатной температуры для предотвращения взаимодействия "горячих" изделий с атмосферным воздухом).

Поэтому сначала определяется давление в рабочей камере, соответствующее первой секунде выдержки изделий при комнатной температуре.

P_кам(6) = + = + ≈ 3,99 ∙ 10^-4 [Па]

Конечной точкой расчёта является определение давления в камере в момент окончания выдержки согласно соотношению:

P_кам(7) = + = + ≈ 3,93 ∙ 10^-7 [Па].

Дата добавления: 2015-10-24