Быстрота откачки системы и быстрота действия насоса

В связи с различной быстротой снижения давления в откачиваемой системе и давления у входа в насос различают понятия «быстрота откачки системы» и «быстрота действия насоса».

Быстрота откачки системы определяется объемом газа, поступающим в единицу времени из системы в трубопровод при заданном давлении в откачиваемой системе:

S_c= dV_c/dt ,

где S_c - быстрота откачки системы; V_c - объем системы; t - время откачки газа.

Быстрота действия насоса характеризуется объемом газа, поступающим в работающий насос в единицу времени при определенном впускном давлении:

S_н= dV_н /dt ,

где S_н - быстрота действия насоса; V_н- объем газа в насосе.

Объем газа, проходящий в единицу времени через поперечное сечение вакуумного трубопровода, называется потоком газа.

Если давление в определенном месте вакуумного трубопровода равно р , а быстрота откачки в этом же месте равна S, то поток газа Q в рассматриваемом месте трубопровода будет равен

Q = рS .

Точно так же поток газа у входа в насос, который иначе называется производительностью насоса Q_н  при данном впускном давлении, будет равен

Q_н= р_н S_н .

Падение давления в вакуумном трубопроводе, т.е. движущая разность давлений (р₁– р₂) возникает из-за того, что трубопровод оказывает сопротивление потоку газа. Это сопротивление можно сравнить с сопротивлением проводника электрическому току и аналогично закону Ома записать:

Q_н= (р₁– р₂) /W = U (р₁– р₂) ,

где W - сопротивление трубопровода потоку газа; U - проводимость трубопровода.

Отсюда следует, что проводимость вакуумного трубопровода (или любого другого элемента вакуумной системы) можно рассматривать как отношение потока газа, проходящего через трубопровод, к разности давлений на его концах:

U = Q / (р₁– р₂) .                                                 (1)

При последовательном соединении трубопроводов имеем зависимость

а при параллельном соединении трубопроводов -

где U_i - проводимость i-гo элемента системы; n - количество элементов.

Аналогия закону Ома справедлива лишь при условии, что подобно электрическому току в проводнике поток газа Q имеет постоянное значение для любого сечения неразветвленного трубопровода, включая и его концы:

р₁S_c= U (p₁– p₂) = p₂S_н = Q.                                   (2)

Из уравнения (2) имеем:

                                                        (3)

                                                        (4)

Вычитая из выражения (3) выражение (4) и проводя простые преобразования, получаем для любого места вакуумной системы

                                                       (5)

Уравнение (5) связывает основные параметры вакуумной системы и называется основным уравнением вакуумной техники.

Проводимость трубопровода при вязкостном режиме течения газа рассчитывается по формуле

,                                                (6)

где d и b - диаметр и длина трубопровода, м.