Расчет газовых нагрузок

 

Расчет вакуумной системы и выбор оборудования основывается на количественной оценке газовых потоков, поступающих в систему откачки

 

 

 - технологические газовыделения, количество воздуха, содержащегося в водяном паре при сублимации.

В первые часы работы с противней сублиматора испаряется = 8кг/ ч или  кг/с водяного пара, который в этом количестве осаждается на батареях конденсатора.

Но влажный воздух, кроме водяного пара, содержит воздух, который откачивается вакуумным насосом. Для оценки количества газов, растворенных в материале, можно воспользоваться данными, приведенными на рис.2, на котором представлены кривые растворимости газов в воде.

 

Рис.1

 

Как видно из рисунка, при давлении р=70Па и температуре влажного воздуха  = 20°С содержится  = 0.025  воздуха.

Из курса технической термодинамики известно выражение:

 

, где

 

 - плотность влажного воздуха

 - плотность смеси

 - среднее рабочее давление, которое поддерживается в системе;

 - газовая постоянная влажного воздуха;

 = 20 + 273.16 = 293.16, К - температура входящей парогазовой смеси

Тогда газовый поток составит:

 

с

 

 - десорбционное газовыделение с внутренней поверхности камеры. Известна скорость удельного газовыделения, измеряемая потоком газа, десорбирующегося с единицы поверхности в единицу времени , внутренняя площадь

 

, тогда

 

 - натекания через фланцевые соединения.

Для оценки натеканий через соединения системы, суммируются натекания через каждые фланцевые соединения элементов входящих в систему.

Сублиматор сборный состоит из обечайки Dy = 1030 мм и боковых крышек.

Наибольшая величина натекания через каждое соединение не более

К обечайке привариваются пять фланцев  = 63мм под датчики давления, датчик температуры, течеискатель и натекатель. Наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через каждый фланец .

На одной из крышек сублиматора предусмотрено смотровое окно, наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через смотровое окно . На другой крышке сублиматора предусмотрен фланец  = 400мм для присоединения конденсатора. Между сублиматором и конденсатором установлен вакуумный затвор  = 400мм, наибольшая

величине натекания воздуха в вакуумную полость через вакуумный затвор .

Конденсатор сборный, нижний поддон соединен с верхней частью через фланец =600 мм, наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через фланец .

К верхней части конденсатора привариваются пять фланцев

 = 63мм для присоединения откачной системы: под датчик давления, комбинированный датчик температуры/влажности, течеискатель и натекатель. Наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через каждый фланец . На нижнем поддоне предусмотрены фланцы = 63мм подсоединение трубопроводов подвода и отвода

хладагента, и трубопровода слива воды при размораживании льда на батареях конденсатора. Наибольшая величина натекания в вакуумную полость через каждый фланец .

Система откачки представляет собой Роторно-Пластинчатый Вакуумный Насос (РПВН), трубопроводную арматуру, вакуумные клапаны с электромагнитным приводом, механической ловушки и фланцевых отводов для присоединения датчиков давления и течеискателя. Все элементы стыкуются между собой разборными фланцевыми соединениями = 63мм. Наибольшая величина натекания воздуха в вакуумную полость через каждый фланец

Суммируя величину натекания через каждые фланцевые соединения элементов входящих в систему:

 

 или

 

Газовая нагрузка:

 

 

По известной газовой нагрузке, с учетом проводимости вакуумной системы, определяется величина Sм³/с - быстрота откачки насоса, необходимая для обеспечения работы установки в рабочем режиме при среднем давлении p=0.525 мм. рт. ст=70Па, которое поддерживается в системе.