Проверка  возможности запуска установки  осуществляется графически по рисунку 4.1. Запуск установки возможен, если при всех давлениях выше рабочего в откачиваемом объекте быстрота натекания меньше, чем эффективная быстрота откачки насосов. Данное условие выполняется при всех давлениях выше рабочего в откачиваемом объекте.

1 – Эффективная  быстрота действия насоса НВДМ-630; 2 – Высоковакуумный насос НВДМ-630; 3 – Механический насос АВЗ-20Д; 4 – Эффективная быстрота действия насоса АВЗ-20Д; 5 – быстрота натеканий.

Рисунок 4.1 – Графики зависимости  быстроты действия насосов  от давления

 

5.Расчет в неустановившемся режиме

    Расчет вакуумной системы в нестационарном режиме работы для определения времени откачки часто выполняется для вакуумных систем, спроектированных из условий стационарного режима работы. Необходимость такого расчета возникает также при проектировании новых вакуумных систем, работающих только в нестационарном режиме, в связи с малой точностью проектировочных расчетов.

    Для такого расчета в качестве исходных данных следует задать:

    1) вакуумную схему установки;

    2) характеристики насосов: быстроту  действия, предельное давление, давление  запуска;

    3) характеристики арматуры и трубопроводов;  размеры и проводимости;

    4) характеристики откачиваемых объектов: размеры и объем;

     5) суммарное газовыделение и натекание  при нестационарном режиме работы;

    6) рабочее давление.

    Порядок расчета:

    1) проверка условия квазистационарности;

    2) построение графиков эффективной  быстроты откачки насосов в  откачиваемом объекте и быстроты  натекания;

    3) расчет времени откачки объекта  до рабочего давления.

1. Условие квазистационарности проверяется по характеристикам откачиваемого объекта и трубопроводов, которые имеются в исходных данных. В результате проверки этого условия уточняется характер нестационарного режима работы, что оказывает влияние на выбор расчетных формул для определения времени откачки.

 

где τ₁=_; V – объем откачиваемого объекта; S_эф – эффективная быстрота откачки объекта; τ₂=_; V_тр и U – объем и проводимость трубопровода.

    В связи с тем что S_эф всегда меньше U, условие квазистационарности с запасом будет выполняться, если 
 

    Условие квазистационарности выполняется.

2. Графики эффективной быстроты откачки насосов и быстроты натекания в откачиваемом объекте представлены на рисунке 5.1.
3. Для определения времени откачки строят графики эффективной быстроты откачки всех насосов

 

в зависимости  от давления для сечений входа  в откачиваемый объект; S_нi — быстрота действия насоса (в зависимости от входного давления задается в виде графика); U_i — проводимость вакуумной системы от 1-го насоса до откачиваемого объекта (определяется по характеристикам арматуры и трубопроводов из исходных данных и в общем случае также является функцией давления).

    Затем строят график быстроты газовыделения  и натекания S_q=Q/p_t который в логарифмических координатах, если Q не зависит от давления, имеет вид прямой линии.

    Расчет ведется по формуле: 

с разбивкой  на участки с постоянным S_cp в соответствии с рисунком 5.1. 

    Разобьем  весь диапазон давлений от атмосферного (10⁵ Па) до рабочего (6·10^-3 Па) на интервалы и для каждого интервала вычислим S_срi. Интервалы выбираем из условия прямолинейности графика и при переходе откачных средств от одного насоса к другому (т.е. от механического насоса к диффузионному). 

    Результаты  разбивки давлений на интервалы и  вычисления S_срi заносим в таблицу 5.1.

1 – Эффективная  быстрота действия насоса НВДМ-630; 2 – Высоковакуумный насос НВДМ-630; 3 – Механический насос АВЗ-20Д; 4 – Эффективная быстрота действия насоса АВЗ-20Д; 5 – быстрота натеканий.

Рисунок 5.1 – Графики зависимости  быстроты действия насосов  от давления

Таблица 5.1 – Результаты вычислений S_срi.

Рассчитаем время  работы в нестационарном режиме: 

    Время работы в нестационарном режиме установки  меньше требуемого, значит установка  соответствует требованиям. Время  работы в нестационарном режиме установки  мало, т.к. не было учтено адсорбция  паров воды с поверхности вакуумной  камеры.

 

6. Разработка  конструкции вакуумного элемента и его  деталировка

     Для отсекания некоторой части камеры вакуумной магистрали от откачной системы  в целом, а так же для герметичного перекрытия вакуумных систем друг от друга, применяются вакуумные клапана. Комплектация вакуумного клапана зависит, от объема камеры и от производительности используемых вакуумных насосов.  Клапана бывают различных видов:

     электромагнитные;

     электрические;

     ручные

     В данном курсовом  проекте был  разработан пневматический клапан, они  наиболее широко используются в промышленности, и применяются тогда, когда нужно  быстро отсечь некоторые перекрытия вакуумных систем друг от друга, выбор  его обусловлен надежностью его  конструкции и простотой применения.

 

     Заключение

    При выполнении проектировочного расчета  для разработки новых вакуумных  машин и установок, были выбраны: откачное оборудование, арматура и  определены размеры соединительных трубопроводов из условия обеспечения  заданного рабочего давления в вакуумной  камере.

    При выборе всего оборудования были учтены особенности откачного объекта (размер камеры), технологического процесса (большое  газовыделение и натекание) и  обеспечение необходимого давления. Так же была произведена компоновка установки и откачных средств. По компоновочному чертежу были определены необходимые длины трубопроводов. Установка, которая была спроектирована соответствует всем необходимым  условиям и обеспечивает необходимое  давление при технологическом процессе.

 

     СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Розанов Л. Н. Вакуумная техника: Учеб. для вузов  по спец. «Вакуумная техника». – 2-е  изд., перераб. и доп. – М.: Высш шк. 1990. – 320 с.: ил.
2. Пипко А. И, Плисковский В. Я., Пенчко Е. А. Конструирование и расчет вакуумных систем. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1979. – 504 с., ил.
3. Вакуумная техника: Справочник/ Е. С. Фролов, В. Е. Минайчев, А. Т. Александрова и др.: Под общ. Ред. Е. С. Фролова, В. Е. Минайчева. – М.: Машиностроение, 1992. – 480 с.: ил.