Методы получения вакуума

Содержание

Слайд 2

Основные параметры насосов

Для характеристики вакуумных насосов обычно применяют четыре основных параметра:
быстрота

Основные параметры насосов Для характеристики вакуумных насосов обычно применяют четыре основных параметра:
действия насоса SН
предельное давление насоса РПР
давление запуска вакуумного насоса РЗ
наибольшее выпускное давление РВЫП.
Предельное давление насоса Рпр - это минимальное давление, которое может обеспечить насос, работая без откачиваемого объекта.
Давление запуска вакуумного насоса РЗ - это максимальное давление во входном сечении насоса, при котором он может начать работу.
Наибольшее выпускное давление РВЫП - максимальное давление в выходном сечении насоса, при котором он может осуществлять работу.

Слайд 3

Характеристики насосов

Характеристики насосов

Слайд 4

Способы получения вакуума

Классификация способов:
1) Механические методы
2) Физико-химические методы

Способы получения вакуума Классификация способов: 1) Механические методы 2) Физико-химические методы

Слайд 5

Механические вакуумные насосы Принцип объемной откачки

В процессе объемной откачки выполняются следующие

Механические вакуумные насосы Принцип объемной откачки В процессе объемной откачки выполняются следующие
операции:
1) всасывание газа за счет расширения объема рабочей камеры насоса;
2) уменьшение объема рабочей камеры и сжатие находящегося в ней газа;
3) удаление сжатого газа из рабочей камеры в атмосферу.

I-полость всасывания;
II-полость сжатия;
а-начало откачки; б-максимальный объем камеры всасывания; в-окончание цикла;
1-камера; 2-ротор; 3-пластины; 4-пружина; 5-впускной патрубок; 6-клапан.

Пластинчато-роторный насос
Скорость откачки 0,12-150 л/с
Предельное давление 10-1 Па
Могут быть масляные и безмасляные.

Слайд 6

Работа объемных вакуумных насосов может сопровождаться рядом нежелательных явлений:
- проникновением паров масел

Работа объемных вакуумных насосов может сопровождаться рядом нежелательных явлений: - проникновением паров
из насоса в откачиваемый объем,
- потерей рабочей жидкости через выхлопной патрубок,
- утечкой откачиваемого газа и т.д.
Предельное давление объемных насосов определяется, кроме вышеперечисленных причин, объемом вредного пространства и давлением газа в этом объеме

Слайд 7

Некоторые схемы объемных насосов

Золотниковый насос
Скорость откачки 20-600 л/с
Предельное давление 10-1 Па
Масляный насос.

Винтовой

Некоторые схемы объемных насосов Золотниковый насос Скорость откачки 20-600 л/с Предельное давление
насос
Скорость откачки 20-500 л/с
Предельное давление 10-1 Па
Могут быть масляные и безмасляные.

Слайд 8

Некоторые схемы объемных насосов

Водокольцевой насос
Скорость откачки 20-1000 л/с
Предельное давление 103 Па

1,2 -

Некоторые схемы объемных насосов Водокольцевой насос Скорость откачки 20-1000 л/с Предельное давление
когтевидные кулачки; 3,4 канал и зона всасывания; 5- выхлопное отверстие; 6- нагнетательный патрубок; 7- корпус; 8-звукопоглощающий кожух.

Когтевой (кулачковый) насос
Скорость откачки 20-250 л/с
Предельное давление 103 Па

Слайд 9

Мембранный (диафрагменный) насос
Скорость откачки 0,3-5 л/с
Предельное давление 100 Па
Безмасляный насос.

Некоторые схемы объемных

Мембранный (диафрагменный) насос Скорость откачки 0,3-5 л/с Предельное давление 100 Па Безмасляный
насосов

Спиральный насос
Скорость откачки 1,5-20 л/с
Предельное давление 10-1 Па
Безмасляный насос.

Слайд 10

Двухроторные вакуумные насосы (насосы Рутса)

Последовательное положение роторов при работе двухроторного насоса

Используются в

Двухроторные вакуумные насосы (насосы Рутса) Последовательное положение роторов при работе двухроторного насоса
условиях среднего вакуума для быстрой откачки большого объема газов.

Двухроторный насос
Скорость откачки 30-800 л/с
Предельное давление 10-1 Па
Могут быть масляные и безмасляные.

Слайд 11

Механические вакуумные насосы Принцип молекулярной откачки

Удаление газа из вакуумной системы с помощью

Механические вакуумные насосы Принцип молекулярной откачки Удаление газа из вакуумной системы с
движущихся поверхностей называется молекулярной откачкой.

Схема механического молекулярного насоса: 1 - статор; 2 - ротор;
3 - впускное отверстие; 4 - выпускное отверстие; 5 - канал

коэффициент компрессии (сжатия).

Слайд 12

Схема турбомолекулярного насоса

Турбомолекулярный насос
Скорость откачки 40-6000 л/с
Предельное давление 10-9 Па
Безмасляный насос.

Схема турбомолекулярного насоса Турбомолекулярный насос Скорость откачки 40-6000 л/с Предельное давление 10-9 Па Безмасляный насос.

Слайд 13

Пароструйные насосы Принцип пароструйной откачки


Удаление газа из вакуумной системы с помощью высокоскоростной струи

Пароструйные насосы Принцип пароструйной откачки Удаление газа из вакуумной системы с помощью
называется пароструйной откачкой.

Схема диффузионного насоса:
1 - входное отверстие; 2 - сопло; 3 - рабочая камера насоса; 4 - охлаждение; 5 - выходной патрубок; 6 - нагреватель; 7 - паропровод

Диффузионный насос
Скорость откачки 130-18000 л/с
Предельное давление 10-8 Па
(при использовании криоловушек)
Масляный насос.

Слайд 14

Взаимодействие откачиваемого газа с паровой струей зависит от степени вакуума.
При низком

Взаимодействие откачиваемого газа с паровой струей зависит от степени вакуума. При низком
вакууме молекулы, находящиеся в пограничном с паровой струей слое, за счет сил внутреннего трения увлекают другие слои газа. Такие насосы называют эжекторными.
В области высокого вакуума механизм увлечения газа обусловлен диффузионными процессами. Вследствие разности концентраций газа над паровой струей и в самой струе происходит диффузия газа в струю. Такие насосы называются диффузионными.

Коэффициент компрессии для диффузионного насоса:

где UП – скорость струи пара,
L – длина струи пара,
DГП – коэффициент диффузии газа через струю пара на выпускную сторону насоса.

Слайд 15

где σ1, σ2 – диаметр молекул соответственно газа и пара,
М1, М2

где σ1, σ2 – диаметр молекул соответственно газа и пара, М1, М2
- молекулярный вес соответственно газа и пара,
ТП – температура пара,
РП - давление пара в струе.

Если рассматривать идеальный случай, когда откачка происходит через щель площадью А, то максимальная быстрота действия насоса будет:

Реальная быстрота действия будет меньше из-за неполного захвата молекул газа паровой струей.

Слайд 16

Введем коэффициент χ0— вакуум-фактор или коэффициент эффективности диффузионной щели:

Реальная быстрота действия для

Введем коэффициент χ0— вакуум-фактор или коэффициент эффективности диффузионной щели: Реальная быстрота действия
диффузионной щели в диапазоне давлений, когда она остается постоянной, будет равна:

В области давлений, близких к предельному РПР, быстрота действия SH диффузионного насоса определяется:

Р- рабочее давление

Слайд 17

Трехступенчатый диффузионный насос

В паромасляных диффузионных насосах используются рабочие жидкости органического происхождения с

Трехступенчатый диффузионный насос В паромасляных диффузионных насосах используются рабочие жидкости органического происхождения
низким давлением насыщенных паров 10 -7 —10 -9 Па. Эти масла представляют смесь фракций с различным давлением насыщенного пара и различной массой. С учетом этого в насосах предусмотрено фракционирование рабочей жидкости за счет многоступенчатой конструкции насоса.

а — расположение паропроводов; б — система фракционирования;
Трехступенчатый паромасляный диффузионный насос

Слайд 18

Параметры паромасляных диффузионных насосов

Основной характеристикой пароструйных насосов является зависимость быстроты действия

Параметры паромасляных диффузионных насосов Основной характеристикой пароструйных насосов является зависимость быстроты действия
от давления на входе в насос:

Быстрота действия SН зависит от совокупности изменения следующих параметров:
-мощности кипятильника,
-рода газа,
-температуры газа,
-рода рабочей жидкости.