4.2.2.9. Скорость откачки диффузионного насоса

где А0 — площадь кольцевой диафрагмы. Скорость откачки, соответствующая потоку I, выражается формулой

Проводимость кольцевого отверстия, в котором образуется диафрагма, можно записать как

где vар — средняя арифметическая скорость течения откачиваемого газа (при температуре Т на входе в насос).

Из уравнения

получаем скорость откачки в диафрагме

Для идеальной диафрагмы (vп = ∞) имеем S0 = So и скорость откачки насоса достигает своей максимальной величины S0 = So = Go, равной скорости в отверстии, ведущем в идеальный вакуум. Для запирающей диафрагмы (vп = 0) получаем So = 0 и S0 = 0.

Выражение

называется коэффициентом эффективности диафрагмы.

Коэффициент эффективности диафрагмы учитывает способность струи пара захватывать молекулы газа.

Для данного газа при определенной температуре коэффициент х возрастает с увеличением средней скорости молекул пара vп и с уменьшением тепловой скорости частиц откачиваемого газа vар', таким образом, x зависит от формы сопла, а также от скорости и распределения частиц пара. Из сказанного следует, что размеры испарителя, род и количество рабочей жидкости в нем, характеристики паропровода от испарителя до соплового насадка (длина и толщина стенок, род материала), а также распределение температур вдоль этого паропровода должны быть соответствующим образом подобраны.

В табл. 4.4. приведены вычисленные по формуле (4.55) значения коэффициента x для некоторых откачиваемых газов при нескольких значениях скорости пара. Из таблицы видно, что более тяжелые газы (с более медленным движением молекул) откачиваются струей пара лучше, чем более легкие газы (с «быстрыми» молекулами), а значения х находятся в довольно широком диапазоне.

Интенсивность откачки в диафрагме можно определить через скорость движения молекул и коэффициент эффективности диафрагмы следующим образом:

Ориентировочные значения S0/A0 при vп = 150 м•с-1 равны 11,2 для Н2, 6,55 для воздуха и 5,78 для СO2.

Таким образом, несмотря на то что для водорода величина x почти в 2 раза меньше, чем для воздуха, проводимость отверстия для водорода почти в 4 раза больше, вследствие чего скорость откачки водорода примерно вдвое превышает скорость откачки воздуха.

Скорость откачки S0 относится к проходному сечению насоса в области диафрагмы. Так как часть пространства на входе в насос занята паропроводом, имеющим диаметр Dтр и длину Lтр, следует учесть и его проводимость Gтр при расчете скорости откачки для входа насоса: