3.3 Определение конструктивных размеров трубопроводов и выбор элементов вакуумной системы

3.3.1 Участок вакуумной системы от рабочей камеры до высоковакуумного насоса

Общая проводимость участка от рабочей камеры до турбомолекулярного насоса можно найти по следующей формуле [2]:

, (18)

,

Также можно записать:

, (19)

где – проводимостьi-го элемента трубопровода, м³/с.

Таким образом, если на участке от рабочей камеры до турбомолекулярного насоса имеется элемента (трубопровод, высоковакуумный пневматический затвор), то при условии равенства проводимостей элементов получаем, что проводимость одного элемента должна быть равна:

, (20)

Значит:

.

Определим режим течения по формуле:

, (21)

где - средняя длина свободного пробега молекул газа,;- эффективный линейный размер рассматриваемого участка, м.

, (22)

где ∙∙- средняя длина свободного пробега для воздуха[2];

м.

Эффективный линейный размер вакуумной камеры определяем по формуле:

, (23)

где – объем вакуумной камеры, м³; S – площадь стенок камеры, обращенных к вакууму, м².

м.

,

Условием молекулярного режима является неравенство: . Таким образом на данном участке высоковакуумной линии молекулярный режим течения.

, (24)

где – диаметр элемента, м;- диаметр выпускного отверстия предыдущего элемента, м;- длина трубопровода, м;=0,4 м

Длину трубопровода принимаем равной 0,2 м.

,

Решая кубическое уравнение, получаем .

По ГОСТ 18626-73 выбираем условный проход трубопровода . Пересчитываем проводимость первого участка по формуле (24), получаем

Проводимость отверстия 1:

, (24)

м³/с.

В качестве затвора выбираем пневматический затвор VAT 16246-PA21 с диаметром условного прохода м и проводимостью в молекулярном режиме течения 11[9]. С учетом входного сопротивления проводимость затвора находим из равенства:

, (25)

.

Таким образом, .

Общая проводимость участка вакуумной системы от вакуумной камеры до турбомолекулярного насоса:

, (26)

.

Общая проводимость выбранного участка , что больше необходимой. Коэффициент использования турбомолекулярного насоса:

, (27)

.

Рассчитаем распределение давления по длине участка вакуумной системы от турбомолекулярного насоса до вакуумной камеры. Результаты расчета занесены в таблицу 5.

Давление во входном сечении насоса:

, (28)

,

Перепад давления на 2 элементе:

, (29)

Па,

Аналогично находим перепады давлений на остальных элементах, рассчитываем давления на входе и выходе каждого элемента (таблица 5) и по полученным результатам строим график распределения давления (рисунок 2).

Таблица 3.4 – Проводимости и распределение давления по длине участка вакуумной системы от турбомолекулярного насоса до вакуумной камеры

Название элемента	Проводимость элемента,	Перепад давления на элементах,	Давление на входе в элемент,	Давление на выходе из элемента,
Высоковакуумный затвор №2	11
Трубопровод №1
Входное отверстие

P·10⁵Па

P·10⁵Па

P·10⁵Па

1 – трубопровод; 2 – высоковакуумный затвор

Рисунок 2 – Схема высоковакуумного участка