Ионно-плазменная технологическая установка для нанесения защитно декоративного покрытия на изделия широкого потребления, страница 38

        (2.14)

Газонатекание и газовыделение через уплотнение входного патрубка насоса радиусом r_н = 0.76 м в вакуумной камере определяется выражением [5]:

,             (2.15)

(2.16)

Газонатекание и газовыделение через уплотнения фланцев крепления четырех МРС и одного УАСа средней длиной окружности L_окр = 1,331м определяется по выражению (1.45):

.          (2.17)

Аналогично определим газонатекание и газовыделение через уплотнение смотрового окна, для которого r₀=0.15м [5]:

          (2.18)

Подставим получившиеся значения в выражение (2.12):

.

2.4.2.4 Технологическое газонатекание

Технологическое газовыделение связано с особенностями функционирования УАСа, для которого задан массовый расход рабочего вещества, который равен m’=6.632*10^-6кг/с.

Из уравнения состояния идеального газа Менделеева-Клапейрона выразим объемный расход:

.                                              (2.19)

Продифференцируем (1.49) по времени исходя из постоянства температуры и давления, получим следующее выражение:

.                                              (2.20)

После преобразования получаем:

,                                             (2.21)

где: - объемный расход рабочего тела, - массовый расход рабочего тела, p- давление газа, R- универсальная газовая постоянная, M- молярная масса газа, T- температура.

Температуру определим исходя из энергии ионов. Температуру ионов на выходе из УАСа можно принять равной 100еВ или 1,16*10⁶К. Рабочее давление принимаем равным p=10^-1Па. Универсальная газовая постоянная R=8.31. Молярная масса для аргона M=40*10^-3.

Подставляем все значения в выражение(2.21):

.

Определим технологическое газонатекание:

                                                             (2.22)

.

Технологическое газовыделение зависит также от натекания реагентного газа в камеру.

Примем данную часть технологического натекания равным 45% от всего натекания и газовыделения в вакуумную камеру. Данное технологическое газонатекание можно определить по формуле:

.                                      (2.23)

2.4.2.5. Расчет газонатекания при установившемся режиме

Газ в вакуумной камере до начала процесса откачки описывается уравнением [5]:

.                                                  (2.24)

При установившемся режиме откачки поток газа Q_PV=0 [5]. Тогда суммарное газовыделение и газонатекание для установившегося режима определяется по выражению:

,                                           (2.25)

.

2.4.3 Выбор вакуумных насосов

2.4.3.1 Выбор высоковакуумного насоса

Выбор вакуумного насоса производится при заданном газовом потоке и рабочем давлении. Определим необходимую быстроту откачки высоковакуумного насоса при коэффициенте использования насоса К_и=0.5:

,                                           (2.26)

.

По техническому заданию в вакууме допустимо присутствие масла, поэтому будем применять турбомрлекулярный насос ТМН-5000, который имеет следующие характеристики:

Скорость откачки: 1350(л/сек);

Предельное давление: (торр);

Рекомендуемый турбомолекулярный насос: ТМН-5000;

Рекомендуемое масло для заправки: DC704EU;

Емкость заправки: 0,3(л);

Минимальная скорость прокачки охлаждающей воды 20°С: 115(л/час);

Масса насоса: 18(кг).

2.4.3.2 Выбор форвакуумного насоса

Необходимый для нормальной работы высоковакуумного насоса, насос ТМН-5000 имеет следующие характеристики:

Количество ступеней: 1;

Напряжение питания: переменное 100-200(В) 50(Гц) или однофазное 100-105(В) 60(Гц);

Производительность при частоте сети 60Гц: 25(м³/час);

Вакуум обеспечиваемый насосом: 10^-4(мбар);

Минимальная емкость заправки: 0,75(л);

Мощность двигателя: 0,75(кВт);

Вес насоса: 36(кг);

Рекомендуемое масло: Utragrade 19.

Этот насос обеспечивает необходимую скорость откачки, а также форвакуумную откачку.

2.4.4 Выбор схемы вакуумной установки