Создание и исследование бесконтактных вакуумных насосов

• Автор: Бурмистров, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 451 с. : ил.

Основные условные обозначения и термины

Глава 1. Конструктивные разновидности бесконтактных

вакуумных насосов. Методы расчета откачных характеристик и перетеканий газа через щелевые каналы
1.1. Конструктивные разновидности бесконтактных вакуумных 22 насосов. Выбор объектов исследования

1.2. Методы расчета откачных характеристик бесконтактных 29 вакуумных насосов

1.2.1. «Вакуумные» методы расчета ДВН

1.2.2. Методы расчета откачных характеристик при вязкостном 36 режиме течения газа, основанные на дифференциальных уравнениях рабочего процесса
1.3. Методы расчета проводимости щелевых каналов бесконтактных 38 машин с неподвижными стенками при молекулярном, переходном и вязкостном режимах течения газа
1.4. Теоретическое и действительное профилирование роторов 61 бесконтактных вакуумных насосов

1.5. Тепловые режимы работы бесконтактных насосов

1.6. Задачи исследования

Глава 2. Концепция объемно-кинетической откачки
2.1. Общие положения
2.2. Модель объемно-кинетической откачки ДВН
2.3. Объемная откачка в бесконтактных насосах. Коэффициент 87 использования рабочего объема
2.4. Внешние характеристики ДВН

2.5. Особенности реализации модели объемно-кинетической откачки в 95 кулачково-зубчатом вакуумном насосе
Выводы по главе 2
Глава 3. Комплекс экспериментальных стендов для исследования 97 откачных характеристик бесконтактных вакуумных насосов, агрегатов и проводимостей щелевых каналов с неподвижными и движущимися стенками. Объекты исследования
3.1. Стенд для экспериментального исследования откачных 97 характеристик ДВН и агрегатов с ФВН. Методика эксперимента.
Объекты исследования
3.2. Стенд для экспериментального исследования коэффициента 101 заполнения отсеченного объема ДВН. Методика эксперимента
3.3. Стенд для экспериментального исследования откачных 104 характеристик КЗВН и агрегатов с ФВН. Методика эксперимента.
Объект испытаний - кулачково-зубчатый вакуумный насос
3.4. Экспериментальное исследование проводимости каналов с 110 неподвижными стенками на моделях
3.4.1 .Экспериментальный стенд для исследования проводимости
щелевых каналов
3.4.2. Методика и результаты измерения проводимости
3.5. Экспериментальное исследование двухроторного молекулярного 119 насоса
Выводы по главе 3
Глава 4. Математическое моделирование течения газа в каналах 128 бесконтактных вакуумных насосов при молекулярном режиме
4.1. Постановка задач моделирования. Объекты исследования
4.2. Математическая модель исследуемого объекта
4.2.1. Основные положения и допущения

4.2.2. Выбор числа сечений канала
4.2.3. Выбор положений входа и выхода канала
4.3. Математическое моделирование течения газа
4.3.1. Математическое моделирование течения газа в каналах с 141 неподвижными стенками
4.3.2. Математическое моделирование течения газа в каналах с 146 движущимися стенками
4.3.2.1. Основные положения и допущения. Алгоритм вычислений
4.3.2.2. Влияние способа задания распределения молекул по 149 скоростям на коэффициенты прямой и обратной проводимости
4.3.2.3. Расчетное исследование двухроторного молекулярного насоса
4.4. Результаты моделирования течения газа в каналах с
неподвижными стенками
4.4.1. Проводимость патрубков и плоской прямоугольной щели
4.4.2. Проводимость каналов, образованных цилиндрическими 167 поверхностями
4.4.3. Проводимость радиальных каналов ДВН с эллипсом на головке 171 ротора
4.4.4. Проводимость радиальных каналов ДВН с подрезкой головки 177 ротора
4.4.5. Проводимость межроторного канала с профилем ротора ДВН 179 ОАО «Вакууммаш»
4.4.6. Проводимость межроторного канала ДВН с окружным 183 профилем ротора
4.4.7. Проводимость межроторного канала ДВН с эллиптическим 188 профилем ротора
4.4.8. Оптимизация геометрических параметров эллиптического 191 профиля
4.5. Результаты моделирования течения газа в каналах с
канал З

_1 3 + 8£/Д| Щ ~ 8 1 + 26/11,
(З + 48 / Л, 1 п + 2агсзіп
+ 8/Ях)

242671
(1.47)
“2 2і[ 42571, 1 + 8/^
бл{ + 61К7)
(1.48)
В работах [72-74] отмечается, что найти значения Я и £ при 11е>1600 теоретическим путем невозможно. Они получены из анализа экспериментальных продувок наиболее простого канала №4 (рис. 1.11). Графические зависимости Я и £ от числа Рейнольдса используются при расчетах.
При работе бесконтактных вакуумных насосов в широком диапазоне входных давлений в щелях наблюдается режим критического истечения. Докритические режимы имеют место, как правило, только в короткий пусковой период. Массовый расход газа через щели при критических скоростях С.Е. Захаренко рассчитывает по (1.41), подставляя в него вместо давления на стороне меньшего давления Р1, давление в устье щели Д*. При критическом истечении Д’ > Р1. Второе выражение для критического массового расхода имеет вид
где р, IVкр - плотность и скорость газа в критическом сечении.
Совместное решение уравнений (1.41) и (1.49) позволяет найти величину критического давления Р'. Поскольку в явном виде эти уравнения не решаются, то С.Е. Захаренко предлагает делать это графоаналитическим методом, а чтобы установить характер истечения газа необходимо использовать метод последовательных приближений.
Дальнейшее развитие метод расчета перетеканий получил в работе И.А. Сакуна [75]. Предложено следующее уравнение для нахождения массового
скг=б-ыгкрР;,
(1.49)