§ 9.10.3. Конструктивные размеры сверхвысоковакуумной системы

3. Определение конструктивных размеров трубопроводов и выбор элементов вакуумной системы

а. Сверхвысоковакуумная система. Найдем общую проводимость участка вакуумной системы от магниторазрядного насоса до вакуумной камеры по формуле (9.67):

где S_иi — быстрота действия насоса, выбранного по каталогу.

Составим компоновочную схему рассматриваемого участка вакуумной системы.

  На рис. 9.31 показаны внутренние размеры откачиваемого объекта и длины трубопроводов. Участок вакуумной системы состоит из трех элементов: трубопроводов 1 и 2 и затвора 3.  

Определим проводимости элементов и диаметры трубопроводов. Будем считать в первом приближении, что все элементы имеют одинаковую проводимость. Тогда U_ij=3U⁰¹ = 3-0,65≈2 м³/с. Режим течения газа в трубопроводе определим по рабочему давлению p₁ = 10^-5 Па и диаметру входного патрубка насоса d_вх=0,25 м. Критерий Кнудсена

т. е. режим течения молекулярный.

Диаметр первого элемента может быть рассчитан из условия последовательного соединения входного отверстия и трубопровода:

Отсюда получаем d₁ = 0,19 м. По ГОСТ 18626—73 выбираем условный проход трубопровода d₁ = 0,2 м. Тогда проводимость первого участка U₁₁ = 2,29 м³/с, проводимость отверстия 3,7 м³/с, проводимость трубопровода 4,84 м³/с.

В качестве затвора выбираем ЗВЭ с диаметром условного прохода d=160 мм (см. табл. 9.11) и проводимостью в молекулярном режиме течения газа 3,34 м³/с. С учетом входного сопротивления проводимость затвора найдем из равенства

Таким образом, U₁₂=2,2 м³/с, причем проводимость входного отверстия 6,4 м³/с, а проводимость затвора 3,34 м³/с.

Диаметр трубопровода на третьем участке выберем из условия U₁₃=2 м³/с. Тогда с учетом размеров предыдущего элемента

При d₂=0,16 м из записанного соотношения имеем d₃=0,153 м. Согласно рекомендуемому ряду диаметров выбираем d₃=0,160 м.

  Таким образом U₁₃=2,48 м3/с, а общая проводимость участка с учетом того, что входная проводимость насоса равна бесконечности,

Общая проводимость выбранного участка вакуумной системы 0,78 м³/с, что несколько больше требуемой 0,65 м³/с. Коэффициент использования магниторазрядного насоса

Коэффициент использования K_и1 = 0,39 близок к оптимальному значению 0,35.

Рассчитаем распределение давления по длине участка вакуумной системы от магниторазрядного насоса до откачиваемого объекта. Результаты расчета занесены в табл. 9.12.

Давление во входном сечении насоса, согласно (9.60),

Перепад давления на элементе 3 ∆p₃=Q/U₁₃=4-10^-6/2,48= 1,6 10^-б Па. Аналогично находим перепады давлений на остальных элементах, рассчитываем давления на входе и выходе каждого элемента и по полученным результатам строим график распределения давления на рис. 9.31.