Ионно-плазменная технологическая установка для нанесения защитно декоративного покрытия на изделия широкого потребления, страница 40

,                                  (2.33)

где: U_ТВ – проводимость трубопровода при вязкостном режиме;

U_ТМ – проводимость трубопровода при молекулярном режиме; b – коэффициент, равный 0,8 на границе с вязкостным режимом течения и 1 – на границе с молекулярным режимом. Для технических расчетов принимается среднее значение b = 0,9[2].

U_ТМ=12,1·d³/L,                                            (2.34)

                                         (2.35)

Рассчитаем среднее давление:

           (2.36)

Проводимость при входе в насос равна бесконечности [5]. Определим проводимость на 2-м участке с поправкой на диаметр трубопровода по выражению (2.33):

.

Учитывая, что d₂ = d₄ проводимость 4-го определяется так же:

.

Проводимость клапана берется равной [ ]:

Общая проводимость системы от откачиваемого объекта до вакуумного насоса определяется из выражения [5]:

,                                      (2.37)

.

Коэффициент использования вакуумного насоса определяем по выражению:

,                                             (2.38)

,

> 0,5 –– система рассчитана правильно.

Рассчитаем распределение давления по длине трубопровода. Эффективная быстрота откачки по (2.43):

,                                             (2.39)

.

Предельное давление вакуумного насоса Р_Пр = 3·10^-6 торр. Давление на входе первого участка [5]:

,                                                        (2.40)

.

Проводимость трубопровода на первом участке [5]:

,                                                (2.41)

.

Эффективная быстрота откачки по (2.43) [5]:

,                                             (2.42)

.

Давление в конце первого участка [5]:

,                                    (2.43)

.

Давление в начале второго участка . Проводимость трубопровода первого участка [5]:

       ,                                                (2.44)

.

Эффективная быстрота откачки по (2.13) [5]:

,                                            (2.45)

.

Давление в конце 2-го участка из (2.43) [5]:

,                                              (2.46)

.

Давление в начале третьего участка [5]: .

,                                                     (2.47)

.

Эффективная быстрота откачки из выражения (2.43) [5]:

,                                            (2.48)

(л/с).

Давление в конце 3-го участка из выражения (2.43) [5]:

.                                       (2.49)

Давление в начале четвертого участка [5]: .

Давление в конце 4-го участка из выражения (2.40) [5]:

          .                   (2.50)

Расчет участков вакуумной системы между диффузионным насосом и форвакуумным, а также между откачиваемым объектом и форвакуумным насосом ведется аналогично данному по приведенным выше формулам.

2.4.5.2 Участок вакуумной системы между турбомолекулярным и форвакуумным насосом

Рисунок 2.3  Расчетная схема для участка между турбомолекулярным и механическим насосами.

Общая проводимость участка вакуумной системы от диффузионного насоса до форвакуумного насоса (производительность  л/с, коэффициент использования К_И2=0,9) описывается зависимостью:

.                          (2.51)

Определим предварительные соотношения между проводимостями отдельных участков [5]:

U = U₂ = U₃ = U₄ = U₅ = U_6.

Рассчитаем по формуле (2.58) и получим:

U = 5U₀₂ = 5·51,21 =256,05(л/с).                          (2.52)

Определим режим течения газа по трубопроводу, по рабочему давлению вакуумного насоса Р_Р1= 3·10^-1 и диаметру входного патрубка насоса

d_ВХ=2,4 см. Из выражения (2.52)  длина свободного пробега λ = 0,023 (см). Подставим d_ВХ и λ в (2.51) получим К_n = 0,0097. Критерий Кнудсена находится в пределах 0,001<K_n<1,5; что соответствует молекулярно-вязкостному режиму течения газа.

Из конструктивных соображений назначим длины и диаметры трубопроводов:

L₂ = 25 см, L₄= 46 см, L₆ = 34 см,

d₂=d₄=d₆=d_ВХ.