Глава 38.1 Теоретическая характеристика рабочего колеса и ее основные параметры

Теоретическая откачная характеристика рабочего колеса тур- бомолекулярного вакуумного насоса определяется, как сказано, максимальной быстротой откачки S_max при отношении давлений, равном единице, и максимальным отношением т_мах давлений при быстроте откачки, равной нулю. Характеристика колеса зависит от отношения окружной скорости и скорости теплового движе­ния молекул, геометрии межлопаточного канала (угла а уста­новки лопатки или наклона паза, отношения ширины межлопа­точного канала к его длине), а также от закона взаимодействия молекул газа со стенками межлопаточного канала.

Максимальное отношение да­влений при S = О

Построение теоретической модели перехода молекул газа через межлопаточные каналы или пазы рабочего колеса должно быть таким, чтобы при ряде допущений, существенно не иска­жающих сущности происходящих при откачивании газа явлений, оказалось возможным получение зависимостей для максимальной результирующей вероятности и максимального отношения давле­ний в форме, удобной для их теоретического анализа с целью определения оптимальной геометрии межлопаточного канала на заданные условия работы [14].

Величины потоков молекул газа, проходящего через рабочее колесо, во многом зависят от закона взаимодействия молекул со стенками межлопаточного канала или паза. Взаимодействие разреженных газов с твердой поверхностью часто удовлетвори­тельно описывается диффузным законом. В некоторых случаях, например при больших углах падения, закон отражения от шеро­ховатой поверхности близок к зеркальному, причем тем больше, чем больше скорость молекул.

Для описания взаимодействия молекул с поверхностью часто используют модель, предложенную Максвеллом, которую строят в предположении, что часть молекул а отражается от поверхности диффузно, а остальные (1 — а) — зеркально.

При построении теоретических моделей принимают, как пра­вило, следующие допущения: режим течения газа в рабочей по­лости молекулярный; распределение молекул по скоростям соот­ветствует закону Максвелла; движение молекул в канале рабо­чего колеса (т. е. в плоскостях, перпендикулярных торцовым по­верхностям колес) двухмерное; температура газа и внутренних поверхностей насоса не меняется в процессе откачивания; взаимо­действие молекул газа со стенками межлопаточного канала или паза при переходе на противоположные стороны рабочего колеса описывается диффузным или зеркальным законами, или тем и дру­гим одновременно.

Основные параметры откачной характеристики насоса при зеркальном законе взаимодействия молекул газа со стенками межлопаточного канала можно получить, рассмотрев теоретиче­ские модели, представленные на рис. 156.