Конспект лекций "Вакуумная техника"

Преподаватель Конев С.А.

Лекция 3

Эжекторные вакуумные насосы

Данные насосы предназначены для откачки воздуха и других газов от атмосферного давления до 100 Па.

Рабочее вещество, попадая через сопло 1 под давлением 2.5 10⁵ Па в камеру смешения и расширяясь, а затем в диффузор 2 увлекает воздух. В результате этого создаётся вакуум в линии клапана 8. В диффузоре статическое давление смеси воды и газа за счёт уменьшения скорости повышается до атмосферного давления. Смесь воды с газом стекает в бачок 3, откуда стекает в дренажную линию, подсоединённую к патрубку 4.

Конспект лекций "Вакуумная техника"

Преподаватель Конев С.А.

Лекция 2

тема: “ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЫСТРОТЫ ДЕЙСТВИЯ НАСОСОВ”

Глава 2 Часть 3 курса лекций "Вакуумная техника"

Преподаватель Федоров А. Л.

Вакуумметры
Область давлений, используемых в современной вакуумной техни­ке, 105...10-12 Па. Измерение давлений в таком широком диапазоне нельзя обеспечить одним прибором. Приборы для измерения общих дав­лений называют вакуумметрами. Они обычно состоят из двух частей: манометрического преобразователя и измерительной установки. Ваку­умметры измеряют общее давление газов в вакуумной системе.
По методу измерения разделяются на абсолютные и относитель­ные. Показания абсолютных приборов не зависят от рода газа и могут быть заранее рассчитаны. В приборах для относительных измерений используют зависимость параметров некоторых физических процессов, протекающих в вакууме, от давления. Они нуждаются в градуировке по образцовым приборам.
Диапазон рабочих давлений вакуумметров:

Глава 2 Часть 2 курса лекций "Вакуумная техника"

Преподаватель Федоров А. Л.

Пароструйные насосы
Относятся к молекулярным насосам. Принцип их действия основан на передаче молекулам газа количества движения от парообразной быстродвижущейся поверхности. Подразделяются на эжекторные и диф­фузионные.
Взаимодействие откачиваемого газа со струей пара зависит от глубины вакуума. При низком вакууме молекулы, находящиеся в погра­ничном с паровой струей слое за счет внутреннего трения увлекают другие слои газа. По этому принципу работают эжекторные насосы.

Глава 2 Часть 1 курса лекций "Вакуумная техника"

Преподаватель Федоров А. Л.

2. Способы получения и контроля вакуума
2.1  Общая характеристика вакуумных насосов
Для создания в установках требуемой степени разрежения приме­няют разнообразные вакуумные насосы.
Вакуумные насосы классифицируются по назначению на низковаку­умные, средневакуумные, высоковакуумные и сверхвысоковакуумные, а в зависимости от принципа действия - на механические и физико-хи­мические.
Основными параметрами любого вакуумного насоса являются быст­рота действия, предельное давление, наименьшее рабочее давление, наибольшее давление запуска и наибольшее выпускное давление.
Быстроту откачки насоса Si в произвольном сечении соедини­тельного трубопровода, рис. 2.1., определяют как объем газа,  проходящий через это сечение в единицу времени: Si=dVi/dt.

Глава 1 Часть 2 курса лекций "Вакуумная техника"

Преподаватель Федоров А. Л.

1.2  Сорбционные явления в вакууме

Процесс поглощения газов или паров твердыми телами неза­висимо от того, происходит он на поверхности или в объеме твердого тела, называется сорбцией, а процесс поглощения газов на поверх­ности твердых тел - адсорбцией. Различают физическую адсорбцию и хемосорбцию. Абсорбция - это поглощение газов в объеме твердых тел. В процессе абсорбции газ растворяется в объеме твердого тела.

Основы вакуумной техники

И.В.БЕЛОКРЫЛОВ

Конспект лекций

4. Стационарный режим работы вакуумных систем

4.1. Распределения давления в вакуумных системах.

Для стационарного режима характерно постоянство во времени потоков и давлений во всех сечениях вакуумной системы. Газовый поток не остается постоянным по длине вакуумной системы, а увеличивается от одного элемента к другому за счет натекания и газовыделения.
Для расчета распределения давления по длине вакуумной системы запишем дифференциальное уравнение баланса сил в трубопроводе:

,                                                        (4.1)

 

Основы вакуумной техники

И.В.БЕЛОКРЫЛОВ

Конспект лекций

3.Физические процессы в вакууме

3.1. Вязкость газов

При перемещении твердого тела со скоростью vnза счет передачи количества движения молекулам газа возникает сила внутреннего трения.
Сила трения по всей поверхности переноса, согласно второму закону Ньютона, определяется общим изменением количества движения в единицу времени:

,                (3.1)

где А– площадь поверхности переноса; η – коэффициент динамической вязкости.

 

Основы вакуумной техники

И.В.БЕЛОКРЫЛОВ

Конспект лекций

2. Сорбционные явление в вакууме

2.1. Энергия взаимодействия

По мере снижения рабочего давления  роль поверхностных явлений при получении и измерении вакуума  непрерывно возрастает, особенно в области сверхвысокого вакуума. Процесс поглощения газов или паров твердыми телами, не зависящий от того, происходит он в объеме или на поверхности, называется сорбцией.
Процесс поглощения газов поверхностью твердых тел называется адсорбцией и  подразделяется на физическую и химическую (хемосорбцию). Энергия взаимодействия при физической адсорбции выше, чем при химической.
Адсорбция – поглощение газов в объеме твердого тела. При этом происходит растворение газов в твердом теле. Вещество, поглощающее газ, называется сорбентом, поглощаемое  – сорбатом. Выделение газа из твердых тел называется десорбцией.
Сорбция – процесс экзотермический. При поглощении молекул газа выделяется энергия взаимодействия, имеющая физическую и химическую природу.
Физическая составляющая энергии взаимодействия определяется следующими эффектами:
1. Индукционный эффект притяжения при взаимодействии постоянного и индуцированного диполей имеет место, когда хотя бы одна из взаимодействующих молекул обладает постоянным дипольным моментом.
2. Ориентационный эффект притяжения наблюдается для двух вращающихся молекул с постоянными дипольными моментами.

 

Основы вакуумной техники

И.В.БЕЛОКРЫЛОВ

Конспект лекций

1. Физика вакуума

1.1. Основные термины и определения

Вакуумом называют состояние газа или пара при давлении ниже атмосферного. Количественной характеристикой вакуума служит абсолютное давление (разница между атмосферным и вакуумным). Вакуумная техника – прикладная наука, рассматривающая проблемы изучения и поддержания вакуума, а так же вопросы разработки конструирования и применение вакуумных систем и их элементов.
Вакуум бывает: низкий; средний; высокий; сверхвысокий.
Низкий и средний вакуум используются в осветительных приборах. Высокий – используется в приемно-усилительных генераторных лампах.
Сверхвысокий вакуум используется в металлургии (плавка и переплавка в вакууме) для получения различных сплавов, для получения сверхчистых веществ, полупроводников, диэлектриков и т. д.; кристаллизация (искусственные сапфиры); диффузионная сварка (для соединения деталей из металлов с сильно различающимися температурами плавления).