真空系统设计计算

.1，真空系统设计，主讲人：王继昌东北大学，真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列6，2，真空系统设计，1。真空系统配置2。真空技术基本方程式3。真空系统设计计算4。气体流动状态判别5。流量计算6。吸入时间计算7。真空密封，真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列6，3，1。真空系统配置，真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列6，1.1真空系统概念1.2真空系统组件1.3真空系统图1.4高真空系统1.5真空系统设计的基本内容，4，1.1真空系统概念，真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列教程6，真空系统？一句话，真空系统是为了获得特定要求的真空度的吸入系统。5，1.2真空系统组件，真空系统设计，东北大学第一个真空技术系列课程6，更完整的真空系统由以下组件组成：1.吸入设备：各种真空泵等；真空阀；连接管道。4真空测量装置：如真空压力表，各种调节；其他组件：陷阱、除尘器、真空继电器仪表、气罐等。6，1.3真空系统示意图，真空系统设计，东北大学第一个真空技术系列课程6，使用真空处理的容器，管道和阀门连接真空泵的同时，在容器中安装真空测量设备构成了最简单的真空吸气系统(图1)。7，1.4高真空系统，真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列6，图1所示的最简单的真空系统只能得到低真空度，如果需要确保高真空度，则需要添加高真空泵。将高真空泵串联后，通常将阀门分别添加到高真空泵的入口和出口，以便高真空泵能够单独保持真空。如果串行高压真空泵是油扩散泵，则通常在油扩散泵入口添加陷阱水冷挡板(图2)，以防止大量油蒸汽回流到泵容器中。根据需要，还可以在管道上添加除尘器、真空继电器规、真空软连接管、真空泵入口布利阀等，构成更精密的高真空系统。8，真空系统设计，northeastern university的第一个真空技术课程系列教程6，9，真空系统设计，northeastern university的第一个真空技术课程系列教程6，高真空油扩散泵装置，10，11，2。真空技术基本方程，真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列6，2.1真空系统主要性能参数：极限真空度和有效抽运速度2.2流导定义2.3真空技术基本方程2.4真空系统设计中真空技术基本方程的重要性。12，2.1真空系统的最大性能参数：极限真空度和有效抽运速度，真空系统设计，东北大学第一期真空技术课程系列6，真空系统的极限真空度是在没有额外负荷的情况下，足够长的抽运后系统能达到的最小压力。真空系统对容器的有效抽运速度是在容器出口的压力下，真空系统在单位时间内从正在抽运的容器中所能排出的气体的体积。真空系统对容器的有效抽运速度不仅取决于真空泵的抽运速度，还取决于真空系统管路对气体的传导性能，即流动导向。13，2.2流程图的定义，真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列6，流程图定义了：在单位差压下流经管路的气流大小。由数学公式表示，该公式是：式的c-管道流向导。流经q管路的气流；P1、p2-分别是管道的入口压力和出口压力，Pa。14，2.3真空技术基本方程，真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列教程6，指示容器的真空系统有效抽运速度的Se，指示真空泵抽运速度的Sp，指示真空容器流入真空泵入口之间管道的流量的c，方程式(a)，(b)，(c)，15，2.4真空系统设计中基本真空技术方程式的重要性，真空系统设计，northeastern university的第一个真空技术课程系列6，方程式(2b)表明，如果管路中的流动指南C大于泵速度Sp，则Sp/C的值远小于1。此时，真空系统将对容器使用有效的速度se-sp。这意味着在设计真空系统管路时，要使管路的流量尽可能大，以便充分发挥泵对容器的吸入效果。因此，真空管路必须粗短，不能细长。这是设计连接的管道时的重要原则。相反，如果管路的流向导向C远小于泵的泵的泵的泵的泵的Sp，则C/Sp的值远小于1，如方程式(2c)所示，此时真空系统对容器使用有效的泵的速度se-C。也就是说，在这种情况下，选择多少泵没有用，泵不能提高对容器有效的抽运速度。16，3。真空系统设计、真空系统设计、东北大学第一真空技术课程系列6，3.1主泵3.2泵3.3气罐和保持泵3.4真空系统设计中需要注意的问题3.5真空系统的一般形式3.6真空系统的结构设计3.7真空系统运行规则。17，3.1主泵，真空系统设计，东北大学第真空技术课程系列6，主泵选择要考虑确定主泵类型和主泵大小的两个方面。3.1.1主泵的类型决定了主泵的类型：(1)泵容器要求的极限真空度和操作真空度。通常，所选主泵的极限真空度略高于所选容器所需的极限真空度(如1/2级)。每个泵都有最佳工作压力范围，因此要确保泵容器的工作真空度在主泵的最佳抽速压力范围内选择。各种真空泵的工作压力范围如图11所示。18、真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列教程6，19，真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列教程6，(2)根据泵送气体种类，每种气体的比例和气体中包含的尘埃情况。为此，需要了解各种真空泵的性能和使用特性。(3)根据初始投资和日常运营维护费用。如果两种以上泵类型都合适，则根据经济指标确定主泵。比较经济指标时，要在整个真空系统中考虑。图12是油扩散泵、油增压泵、罗茨泵系统单位进气速度(L/s)的价格和入口压力之间的关系曲线。图13是单位进气速度(L/s)的输入功率与入口压力的关系曲线。20，真空系统设计，东北大学第一个真空技术系列课程教程6，21，真空系统设计，东北大学第一真空技术系列课程6可从2图所示的曲线中看到，在1.3310-1 13.3 pa压力范围内，基于油增压泵的泵的真空系统更经济，所需功率更低。在1.3310-1Pa以下的压力下，油扩散泵吸入系统更经济。在13.3Pa以上的压力下，罗茨泵吸入系统更经济。因此，泵的选择过程必须适用且经济。22，真空系统设计，东北大学第一真空技术系列课程教程6，3.1.2主泵速度大小确定主泵速度大小主要根据泵容器的工作真空度和最大排气流量、泵容器的体积和所需的吸入时间确定。(1)真空室内排气流量计算公式中q-真空室产生的气体总流量；Qg-流程中冶炼或处理的材料发出的气流，PAM 3/s；Qn-真空室内使用的耐火隔热材料的气流，PAM 3/s；23，真空系统设计，northeastern university第一个真空技术系列课程6，qf-真空条件下暴露的真空室内壁和所有组件表面的已确认气流，PAM 3/s；Ql QL-真空室外大气通过每个密封连接泄漏到真空室的空气流，PAM 3/s .上述每个量在不同的真空应用装置中可能不全部存在，具体情况取决于具体情况。24，真空系统设计，东北大学第一个真空技术系列课程教程a.Qg中Q1-熔化或处理的材料的单位质量的气体含量标准状态为m3/kg；G-冶炼或加工材料的总质量，kg；Pd-标准大气压，101325Pab-排气程度，表示一次冶炼或处理排出的气体的总气体含量；25，真空系统设计，东北大学第一个真空技术系列课程6，n-冶炼或处理过程中材料的不均匀系数，见表3；T-材料冶炼或处理的时间，s .26，真空系统设计，东北大学第一真空技术系列课程6，材料使用式/冶炼速度，kg/分钟，熔化或加工前后化学成分变化；冶炼前后c、n、h-碳、氮无氧和氢元素的减少量占原始含量的比例。27，真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列b.Qn将部分真空设备的真空室内要求加热到高温度。真空室内应使用碳毡、碳布、硅酸铝等耐火隔热材料，气体排放为标准状态下qn-耐火隔热材料单元体积排放，m3/m3；Vn-所用耐火材料的体积，m3；Pd-标准大气压，Pa；T-耐火隔热层加热的时间，s .28，真空系统设计，第一个真空技术课程系列教程c.Qf计算暴露在真空中各种组件材料表面的收缩流中。q1i - I第一材料单位表面积的气体排放速度，PAM 3/(m2s)；通常使用1小时的收缩率数据；ai-I材料在真空条件下暴露的表面积，m2。29，真空系统设计，东北大学第一真空技术系列课程6，使用式(38)在计算真空室的总排气流量时，根据特定真空设备的情况确定，对于某些设备，如果不使用耐火材料，则无需计算Qn。如果没有地方检查某些材料的气体发射实验数据，则可以改用类似材料的气体发射数据。渗流流量Ql计算表达式(28)。30，真空系统设计，东北大学第一真空技术系列课程6，(2)泵送容器所需的有效泵送速度为泵送容器最大排气流量QPam3/s所需的工作真空度为pgPa，泵送容器所需的有效泵送速度Sey为。31，真空系统设计，东北大学第一真空技术系列课程教程6，(3)在选择主泵的泵送速度s主泵之前，真空室无法确定主泵入口的管道，因此该管道的流导c是未知的。基准(2)不能计算主泵的泵送速度s。通常，主泵的泵送速度根据经验公式以粗体计算，ks=1.3到1.4在主泵入口和真空室出口之间的管道上没有使用陷阱时，从真空室输出主泵的泵送速度损失系数。使用陷阱时，请使用ks=2-2.5。32、真空系统设计，东北大学第一真空技术系列课程6，经过主泵抽率s的计算后，按s值选择真空泵产品线中较粗值s的主泵，并将粗选择主泵抽率设置为Sp。(4)根据主泵的抽速检查粗选定的主泵的入口大小，确定主阀、陷阱和连接管道，并绘制主泵入口和真空室出口之间的管道草图。使用流诱导计算公式，计算捡料容器排出主泵入口的高真空管路的流导c)，计算真空室出口的粗主泵的有效抽油速度Se，如果Se大于或等于捡料容器要求的有效抽油速度Sey，则认为粗主泵的大小符合要求，否则在检查之前，必须再次对主泵进行检查。33，3.2泵，真空系统设计，东北大学第一真空技术课程系列6，选择主泵后如何选择合适的前泵和预泵是一个重要问题。一般来说，前电平泵直接影响主泵的进气性能，影响真空系统的进气时间和经济效益。前泵必须遵守以下事项，以便：(1)前泵及时排出主泵排出的气体流量。(2)前泵在主泵(例如扩散泵、油增压泵、分子泵和罗茨泵)出口处产生的压力必须低于主泵的最大排气压力。(3)用作预抽泵的前电平泵必须满足预抽时间的要求。34，真空系统设计，东北大学第一真空技术系列课程6，确定了前泵入口大小后，可以根据前泵入口大小选择前泵和预泵管道阀门，确定每个连接管道的大小。根据以上决定，可绘制真空系统设计图。35，真空系统设计，东北大学第一真空技术课程系列教程6，几种典型主泵分配泵(1)使用油蒸汽流泵作为主泵，选择油蒸汽流泵作为主泵时，前标高泵方法可以根据经验标准确定建议的前标高泵的大小(见表4)。36，真空系统设计，东北大学第一真空技术系列课程6，(2)如果主要泵分子泵是主要泵，则泵吸能力与主要泵的抽运能力密切相关。分子泵的前侧必须保持分子流动状态才能稳定工作。S1-分子泵的抽速，m3/s，通常在前泵的抽速下，以确保分子泵的前侧处于分子流动状态；S2-前泵抽油速度，m3/s .37，真空系统设计，东北大学第一真空技术系列课程6(3)如果使用罗茨泵作为主泵，则通常可以使用油封机泵或水环泵作为罗茨泵的前级泵，并可以根据经验公式选择前级泵的泵的泵速度。S1-罗茨泵抽油速度；S2-油封机械泵作为前级泵泵泵泵送速度；水环泵作为Ss-前级泵抽速。38，3.3气罐和保持泵，真空系统设计，东北大学第一个真空技术课程系列6 (1)角色：确保前泵停止工作时主泵的气体排出。(2)使用位置：a .气罐：气罐不能大，仅用于分布式泵基础小型系统或部分小型应用装置，工艺过程中不允许振动。也就是说，在工艺过程中，必须停止前电平泵工作。b .气罐：气罐可用于大型主泵的系统。39，3.4真空系统设计中需要注意的问题，真空系统设计，东北大学第一真空技术系列课程6，(1)真空组件相互连接时，尽可能短的管道长度，大的管道流，一般来说，管道直径不小于泵端口直径是系统设计的重要原则。但是也要考虑到安装和维护方便。有时为了防止震动和减少噪音，让机械泵安装在真空室附近的泵房里。(2)机泵(包括罗茨泵)有振动，为了防止振动波及整个系统，一般用软