Выбор вакуумпроводов
Выбор вакуумпроводов
Неудачная конструкция вакуумпроводов может серьезно затруднить работу хорошей откачной системы. Необходимо обязательно рассчитать пропускную способность вакуумпроводов, чтобы установить, насколько она снижает эффективную скорость откачки. Этот вопрос особенно важен при анализе молекулярного истечения газов, которое имеет место, если произведение среднего давления (в мк) на диаметр трубопровода (в см) меньше 15. В этой области пропускная способность (в л/сек) С = 12,1 D3/L, где D и L — диаметр и длина трубы в см. Предполагается, что D гораздо меньше L. Если насос со скоростью откачки 8 связан с откачиваемой камерой через трубопровод с пропускной способностью С, то эффективная скорость откачки 8е в точке, где труба входит в камеру, вычисляется по уравнению
Падение скорости откачки из-за конструкции вакуумпроводов можно оценить, исходя из следующего примера: диффузионный насос со скоростью откачки 500 л/сек. с диаметром входного фланца, равным 150 мм, будучи соединен с камерой трубой диаметром 150 мм и длиной 100 см, имеет скорость откачки несколько меньше 50% от величины, измеренной на входе в камеру при молекулярном течении газа.
При определении сопротивления колена вакуумпровода его можно заменить сопротивлением прямой трубы эквивалентной длины, которая равна длине оси колена плюс диаметр трубы, умноженный на 1,33. В большинстве случаев при использовании вакуума для проведения металлургических процессов на стороне глубокого вакуума включают фильтры, которые значительно снижают скорость откачки, что также должно быть учтено. Иногда, по-видимому, можно использовать фильтры только в начальной стадии цикла, а затем процесс достижения весьма низких значений вакуума осуществлять по байпасной линии откачивающей системы.
При конструировании вакуумного металлургического оборудования в настоящее время имеется возможность большого выбора вакуум-насосов. Выбор мощности и типа насосов должен базироваться на учете общего количества откачиваемых газов, давления, при котором производится откачка, а также должны приниматься во внимание особенности производственного цикла, капитальные и эксплуатационные затраты. В табл. 2 приведены характеристики насосов, описанных в данной статье.
Таблица 2
|
Тип и |
Диапазон рабочих давлений, мм рт. ст. |
1 Скорость откачки, мЧмин |
i Цена, долл. |
Преимущества |
Недостатки |
|
Механический, с масляным уплотнением |
760—10-3 |
11,2 |
4000 |
Широкий диапазон рабочих давлений |
Высокая стоимость, относительно частые ремонты. Загрязнение масла конденсатами |
|
Насос-воздуходувка или механический бустер |
15—5. 10"4 |
28 |
6000 (без вспомогательного насоса) |
Отсутствует уплотняющее масло. Высокое отношение производительности к стоимости |
Требуется вспомогательный насос. Наличие движущихся с * большой скоростью деталей |
|
Масляный бустерный насос |
0,3—3. ю-4 |
31 |
1090 |
Хорошая производительность при низкой стоимости, незначительный уход |
Ограниченная область давлений, требуется вспомогательный насос; миграция паров масла в откачиваемый объем |
|
Масляный диффузионный эжекторный насос |
Ю-1—ю-4 |
45 |
1350 |
Высокое допустимое противодавление |
Требуется вспомогательный насос, миграция паров масла в откачиваемый объем |
|
Масляный диффузионный насос |
10-2—10- |
43 |
410 |
Высокая динамическая герметичность1) и несложное обслуживание; высокая скорость при небольшой стоимости |
Не работает при давлении выше 10-а мм рт. ст., миграция масла в откачиваемый объем. Требуется вспомогательный насос |
Продолж. табл. 2
|
Тип насоса |
Диапазон рабочих давлений, мм‘ рт. ст. |
Скорость откачки, м*!мин |
Цена, долл. |
Преимущества |
Недостатки |
|
Масляный эжектор |
1—2 . IO”3 |
19,5 |
1850 |
Высокая скорость откачки в промежуточной области давлений между механическими и диффузионными насосами |
Ограниченная область рабочих давлений, миграция масла, требуется вспомогательный насос |
|
Пароструйный эжектор |
760—10~* 1 2 |
42 |
3500 |
Широкий диапазон рабочих давлений, не боится конденсации откачиваемых газов, низкая стой-мость |
Большие размеры, большое количество требуемого пара (65 кг/час) |
|
Ртутный диф-фу знойный насос |
10-2—10-7 |
31 |
410 |
Исключено загрязнение маслом |
Требует охлаждаемых ловушек и вспомогательного насоса |
|
Ионизационный геттер-ный насос |
Ю-4—10-8 |
112 |
3450 |
Отсутствует обратная диффузия в откачиваемый объем ; высокая динамическая герметичность; не нужен вспомогательный насос |
Низкая производительность, частые ремонты, требуется насос для грубой откачки |
|
Молекулярный насос |
10-1—5-10-5 (с охлаждаемой ловушкой — до 6- 10“7) |
3,5 |
1000 |
Отсутствует уплотняющее масло; высокое противодавление ; высокая динамическая герметичность |
Легко повреждается, высокая стоимость, ограниченная область рабочих давлений |