Вакуумпровод с малой пропускной способностью

При условии, когда трубопровод имеет относительно ма­лую пропускную способность, в уравнении (2.64) можно от­бросить величину 1/SH и представить его в виде:

>

Интегрирование этого уравнения приведем в общем виде:

Формулой (2.66) можно пользоваться для вычисления длительности откачки электровакуумных приборов, для ко­торых, как мы знаем, условие U« SH всегда соблюдается.

Длительность откачки при молекулярном режиме

При молекулярном режиме пропускная способность UM вакуумпровода не зависит от давления; поэтому величину U = UM можно вынести за знак интеграла. Следовательно,

Если давление р" < 10р0, т. е. близко к предельному дав­лению р0, достигаемому насосом, то необходимо, как мы уже знаем, вместо    брать разность  - р0. Мы видим, что если U = SH, то длительность откачки при молекулярном режиме обратно пропорциональна пропускной способности вакуумпро­вода.

Длительность откачки при молекулярно-вязкостном режиме

При молекулярно-вязкостном режиме пропускная спо­собность вакуумпровода зависит от среднего давления в нем, поэтому за знак интеграла величину U в формуле (2.66) выносить нельзя. Среднее давление в вакуумпроводе  можно считать равным p1/2, давление р2 (у входа в насос), ввиду того что SH » U, можно считать равным нулю. После этого, обозначив величину U для молекулярно-вязкостного режима через UМВ можем написать

Подставим это выражение в формулу (2.66), введя обозначения

На основании формулы (2.66) можем написать выраже­ние для длительности откачки при вязкостном режиме

2.6. СОГЛАСОВАНИЕ НАСОСОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО

Многие типы насосов, такие, как пароструйные, молекулярные и двухроторные вакуумные насосы, для запуска и работы требуют создания и поддержания определенного разрежения во всей вакуумной системе, включая насос.
Выбор параметров вспомогательного насоса для созда­ния предварительного разрежения основан на том, что поток откачиваемых газов должен быть одинаковым в любом сече­нии вакуумной системы. Иными словами, поток газов Q' оди­наков в данный момент времени для основного и вспомогательного насосов, соединенных после­довательно (рис. 2.18):

Q' = SH,OCH p1=SH,ВСП p2                                                 (2.70)

где SH,OCH — быстрота откачки основ­ного насоса при давлении р1 на входе в основной насос; SH всп — быстрота откачки вспомогательного насоса при давлении р2 на входе во вспомогатель­ный насос в тот же момент времени.

Рис. 2.18. К выбору насосов, работающих последовательно: 
1 — откачиваемый объем; 2 — основной насос; 3 — соединительный трубопровод; 4 — вспомога­тельный насос

Так как давление p1, на входе в основной насос и давле­ние р2 на входе во вспомогательный насос различны, то и быстрота откачки SH осн будет отличаться от SH всп. Давление р2 на входе во вспомогательный насос должно быть меньше давления рнаиб (обычно приводится в паспорте высоковаку­умного насоса) на выходе из высоковакуумного насоса, так как рнаиб является наибольшим давлением на выходе, при ко­тором еще работает высоковакуумный насос. Таким образом, вспомогательный насос должен быть способен не только уда­лять в единицу времени определенное количество газов, по­ступающих из основного насоса, но и поддерживать опреде­ленное выпускное давление (равное или меньшее рнаиб) на выходе основного насоса.
После того как выбран тип насоса предварительного раз­режения, необходимая быстрота откачки его Sн всп определя­ется, исходя из максимального количества газов Q'max кото­рое предполагается удалять высоковакуумным насосом:

(2.71)

где Q'max — наибольший поток газов, который может быть удален основным насосом (определяется по характеристике насоса), л · мм рт. ст./с; р2 — наибольшее допустимое давле­ние на входе во вспомогательный насос, мм рт. ст.; обычно р2 = (0,7—5 ÷ 0,75) рнаиб  (рнаиб  — давление на выпускной сторо­не основного насоса, выше которого насос прекращает свою работу).
Диаметр трубопровода, соединяющего насосы, обычно выбирают равным диаметру выпускного патрубка основного насоса или несколько большим. Затем определяют режим те­чения газа в соединительном трубопроводе при давлении р2 и подсчитывают его пропускную способность U. После этого необходимо произвести проверочный расчет, целью которого является определение давления, которое обеспечит выбран­ный вспомогательный насос в сечении выпускного патрубка основного насоса с учетом сопротивления трубопровода:

Если неравенство (2.72) не выполняется, то надо взять вспомогательный насос с большей быстротой откачки или увеличить пропускную способность трубопровода U, соеди­няющего основной и вспомогательный насосы, и заново осу­ществить проверочный расчет.
Следует особо остановиться на выборе насоса предвари­тельного разрежения для двухроторных вакуумных насосов. Трудность выбора оптимального насоса предварительного разрежения заключается в том, что в отличие от паромасляных диффузионных насосов характеристики двухроторных вакуумных насосов в большей степени зависят от предвари­тельного разрежения. Быстрота откачки вспомогательного насоса SH всп может быть определена из соотношения:
(2.73)
где k = рнаиб /pH = 5 ÷ 15 — степень сжатия для одноступенча­того насоса; рнаиб — выпускное давление; pH — впускное дав­ление; SH осн — быстрота откачки двухроторного вакуумного насоса при впускном давлении pH.
Исследования и опыт эксплуатации двухроторных ваку­умных насосов показали, что наиболее экономически выгод­ное отношение быстроты откачки двухроторного вакуумного насоса к быстроте откачки насоса предварительного разре­жения составляет 10: 1.