Соединения арматуры и откачиваемых объектов
Арматура (коммутационные элементы, ловушки, трубопроводы) и откачиваемые объекты, соединяясь друг с другом, образует сложные вакуумные системы. Место соединения двух элементов и более называют узлом вакуумной системы.
В узле сумма газовых потоков, проходящих через все К сое-1иненные каналы, равна нулю, т. е.
Если в узле находится вакуумный насос, то (9.15) можно переписать в виде уравнений, можно определить давления во всех узлах вакуумной системы.
Параллельное соединение трубопроводов (рис. 9.3) позволяет увеличить поток газа между двумя соседними узлами вакуумной системы. Давления р} и р2 на концах всех трубопроводов одинаковы, а суммарный поток, который протекает между узлами, с учетом (9.8) где Qi — поток, протекающий через i-й трубопровод.
Расчетную схему вакуумной системы можно упростить, считая, что узлы связаны одним эквивалентным трубопроводом проводимостью U:
При обобщенном молекулярно-вязкостном режиме течения газа при постоянной температуре и молекулярной массе проводимость трубопровода является функцией давления и геометрических размеров трубопровода: где А, В — постоянные; d и I — диаметр и длина трубопровода; Рср —среднее давление в трубопроводе: рсР= (р1+Рг)/2.
Перепишем (9.17) с учетом (9.18):
Записывая равенство коэффициентов в левой и правой частях
где SH и рн — быстрота действия и давление насоса.
При наличии в вакуумной системе нескольких узлов для каждого из них можно записать уравнение вида (9.15). Решая систему алгебраических
(9.19) при одинаковых степенях рСр, получим два уравнения
Складывая все п уравнений системы (9.20), получим
Для всей системы последовательно соединенных элементов можно также записать
Для расчета сложных вакуумных систем методами механики сплошной среды сделаем следующие допущения; 1) при последовательном соединении элементов с различными диаметрами условных проходов в местах сужения проходного сечения возникают дополнительные сопротивления потоку газа; 2) места расширения проходного сечения в вакуумных системах дополнительного сопротивления потоку газа не оказывают.
При молекулярном режиме течения система последовательно соединенных отверстий и длинных трубопроводов может быть заменена эквивалентным отверстием, подключенным к бесконечно большому объекту. Для системы, показанной на рис. 9.4, с учетом того, что проводимость круглого отверстия
из которых можно найти диаметр d и длину I эквивалентного трубопровода.
Последовательное соединение элементов (отверстий и трубопроводов) показано на рис. 9.4. При одинаковом потоке газа во всех элементах можно записать
Сравнивая (9.20) и (9.21), получим, что общую проводимость последовательно соединенных элементов можно рассчитать по формуле
где С — постоянная, di — диаметр отверстия, dt—i—диаметр пре-
дыдущего элемента, а проводимость длинного трубопровода L/Tp= =Adj3/lj, согласно (9.22), получим
здесь т — число сужении трубопровода; п — число трубопроводов в системе. Решая записанное уравнение, можно найти диаметр d отверстия, проводимость которого равна проводимости сложной системы последовательно соединенных элементов.
При вязкостном режиме течения также можно определить размеры эквивалентного трубопровода. Если пренебречь сопротивлением отверстий, то систему уравнений (9.20) можно переписать с учетом общей формулы проводимости трубопровода при постоянной температуре Ui = Bdli(pl—1 + pl)l(2ll) в следующем виде:
Сложив все уравнения, получим откуда следует, что диаметр d и длина I эквивалентного трубопровода должны удовлетворять условию
Задаваясь длиной эквивалентного трубопровода I, из (9.23) можно определить его диаметр d.
Параллельное соединение откачиваемых объектов к одному насосу (рис. 9.5, а) часто применяется при откачке небольших приборов. Записав уравнение (9.15) для узла с давлением ро, Найпрм
Давление в любом откачиваемом объекте зависит от ро. Согласно (9.8), получим
Для последовательного соединения откачиваемых объектов .(рис. 9.5, б) давление ро определяют по формуле (9.24), а давле-
Параллельно — последовательное соединение откачиваемых объектов (рис. 9.5, в) отличается от параллельного соединения (рис. 9.5, а) наличием коллектора, проводимость которого соизмерима с проводимостями трубопроводов, выходящих непосредственно из откачиваемых объектов. Давление ро определяют по формуле (9.24).