ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 147
Скачиваний: 0
%ф — объем |
газа, выделяющегося из |
единицы объема футе |
ровки, |
в см31м3; |
|
V — объем |
футеровки в ж3 ; |
|
qe — десорбция с единицы поверхности |
металлоконструкций |
|
всм31см2-ч;
цн — натекание в |
мкм |
рт. |
ст.-л/сек; |
т — время цикла |
в |
сек; |
|
п— коэффициент неравномерности газовыделения во вре мени.
Применительно к расчету вакуумного прокатного стана эту зависимость можно представить в следующем виде [38]:
|
|
|
|
|
( |
i=-k |
|
|
і=п |
|
\ |
|
|
|
|
|
где |
Р — атмосферное |
давление |
760 мм |
рт. |
ст.; |
|
|
|||||||||
|
|
qi |
— объем газа, выделяющегося из прокатываемого |
металла, |
||||||||||||
|
|
|
экранов, |
нагревателей |
электрических |
печей |
и т. |
д. |
||||||||
|
|
G( |
в см3 |
на |
100 |
г; |
|
|
|
|
кг; |
|
|
|
|
|
|
|
— масса |
каждой конструкции |
в |
|
|
|
|
||||||||
|
|
qe |
— коэффициент |
десорбции с поверхности различных ме |
||||||||||||
|
|
|
таллов, находящихся |
в |
вакуумной |
камере, в см3/см2 |
• ч; |
|||||||||
|
|
Fl |
— поверхность |
этих |
металлов |
в |
см2. |
|
|
ведется |
||||||
|
При отсутствии данных |
принимаем |
п = 1, т. е. расчет |
|||||||||||||
на |
максимум газовыделений в начале откачки. |
|
|
|||||||||||||
|
|
Пример 1. |
Рассчитать общее |
количество |
газов, поступающих |
|||||||||||
в |
вакуумную |
камеру |
прокатного |
стана |
типа |
«клеть — камера», |
||||||||||
при |
следующих |
данных: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
общая поверхность |
конструкций, изготовленных из стали Ст 3 |
||||||||||||||
и |
находящихся |
в вакуумной камере |
/ 7 1 = 1 1 |
м2 |
(внутренняя |
по |
||||||||||
верхность вакуумной камеры, суммарная поверхность частей
стана, _внутренняя |
поверхность |
кожуха |
нагревательной |
печи); |
||||||||||||||
поверхность экранов нагревательной печи |
(нержавеющая |
сталь) |
||||||||||||||||
F2 |
= |
0,55 |
м2; |
поверхность |
экранов |
нагревательной |
печи (молиб |
|||||||||||
ден) |
^3=0,88 |
м2; |
прокатываемый |
металл — молибден; |
масса |
об |
||||||||||||
разца |
|
612 г; масса молибденовых экранов |
1240 г; масса экранов из |
|||||||||||||||
нержавеющей |
стали |
1060 |
г; |
масса |
вольфрамовых |
нагревателей |
||||||||||||
вакуумной |
печи |
10 800 |
г; |
полное |
время |
нахождения |
образца |
|||||||||||
в |
вакууме |
(нагрев, прокатка, |
транспортировка) т = |
38 |
мин. |
|
||||||||||||
|
1. |
Определим |
общее |
количество |
газовыделений. |
|
|
|
||||||||||
|
Для молибдена, вакуумированного при 5 - Ю - 3 мм |
рт. |
ст., |
|||||||||||||||
общее содержание газов составляет 1,48—2,53 см3/100 |
г |
[49]. |
||||||||||||||||
Объем |
газа, |
выделяющегося |
из |
одного |
образца |
при |
^ |
— |
||||||||||
= |
2,5 |
см3 |
на |
100 |
г, |
будет |
равен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
<hG - |
2,5-6,12 = |
15,3 |
|
см3. |
|
|
|
|
||||
30
Молибденовые экраны нагревательной печи выделяют объем газа
q1G1 = 2,5-12,4 = 31 см3.
Стальные экраны при коэффициенте газовыделения q2 = 10,3 сж3 на100 г [49] выделяют объем газа q2G2 = 10,3-10,6= 109,7 см3.
Вольфрамовые |
нагреватели |
при коэффициенте газовыделения |
из вольфрама q3 |
= 0,019 см3 |
на 100 г [49] выделяют объем газа |
|
q3G3 = 0,019-108 = 2,05 см3. |
|
Общий объем |
газовыделений |
|
г = 3 |
|
|
S ÇiGt = (<?iG + ftGj) + q2G2 + q3G3 —
i=l
= 15,3 + 31 + 109,7 + 2,05^158 см3.
Общее количество газовыделений из металла
Qc = PV — P |
— |
|
= 38~6Ô |
|
~ |
M M |
Pm' |
c m ' ' с м Ъ І с е к ' |
|
|||
где P — атмосферное |
давление |
(760 мм рт. |
ст.); |
|
|
|||||||
% — полное |
время |
нахождения |
образца |
под вакуумом в сек. |
||||||||
2. |
Количество |
газа, |
натекающего в вакуумную |
камеру (qH). > |
||||||||
В соответствии с изложенным |
выше этой |
величиной задаемся: |
||||||||||
|
|
|
qH = 5 мм рт. |
|
ст.-см31сек. |
|
|
|
||||
3. Определение количества газа, поступающего в вакуумную |
||||||||||||
камеру |
вследствие десорбции. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
А. Десорбция |
с |
поверхности |
конструкций |
из |
стали |
Ст 3. |
||||||
Кроме |
|
внутренних |
поверхностей |
|
вакуумной |
камеры, |
кожуха |
|||||
печи |
и |
частей |
клети |
стана, |
изготовленных |
из стали |
Ст 3, |
|||||
необходимо учесть еще внутреннюю |
поверхность трубопроводов, |
|||||||||||
находящихся под рабочим давлением. Однако диаметр трубо проводов еще неизвестен, поэтому невозможно определить их внутреннюю поверхность, а следовательно, десорбцию с нее.
Можно задаться этой величиной, а затем, если нужно сделать пересчет, когда расчетная поверхность трубопроводов будет значительно отличаться от принятой.
Зададимся величиной внутренней поверхности трубопроводов,
равной 2 |
м2. Тогда вся поверхность |
конструкций, изготовленных |
|
из стали |
Ст 3, |
будет |
|
|
F1 |
= 11 + 2 = 13 м2 |
= 13-104 см2. |
31
Принимая коэффициент десорбции для малоуглеродистой стали qe -= 1,5-10~3 см3/см2-ч [49], определяем величину десорбции с поверхности из стали Ст 3:
Б. Десорбция с экрана из нержавеющей стали. Коэффициент
десорбции |
для |
нержавеющей стали |
цг = 6-10~~4 |
см3/см2-ч |
[49]; |
||||||||||||
|
|
• |
с |
|
0,55-104 |
-6-10-* |
|
|
п лппп |
з;™ |
|
|
|
||||
|
q |
* F ï — |
|
3600 |
|
— 0,0009 |
см3/сек. |
|
|
||||||||
В. Десорбция с молибденовых экранов. Коэффициент десорб |
|||||||||||||||||
ции для молибдена |
цг |
— 3,08-10~5 |
см/см-ч |
[49]; |
|
|
|||||||||||
|
»r, |
= |
3,08-Ю-5 |
0,88 |
1 0 |
4 |
п п л л А с |
з/ |
|
|
|||||||
|
|
|
— |
~ |
|
|
= 0,00006 |
|
см3/сек. |
|
|
||||||
Суммарный |
объем |
газа, |
выделяющийся |
в |
вакуумной |
камере |
|||||||||||
вследствие |
десорбции, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
1=3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
£ |
qa |
ft = qsFi |
+ q'eF2 + qlF3 |
= |
|
|
|
|||||||
= |
0,0542 + |
|
0,0009 + 0,00006 = |
0,0552 |
см3/сек. |
|
|
||||||||||
Суммарное количество газа, выделяющегося в вакуумной |
|||||||||||||||||
камере вследствие |
десорбции, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1=3 |
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
qe.Fi\P |
|
= 0,0552-760 = |
|
41,8 мм рт. |
ст-см3/сек. |
|
||||||||||
і=і |
1 |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общее количество газа, которое необходимо откачивать из |
|||||||||||||||||
системы, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1=3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
/і=з |
л |
|
S |
9i'G i |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Q ^ [ ^ F i |
j P + ^ ~ - Р + дн |
= |
|
|
|||||||||||
|
= 41,8 + 52,6 + |
5 = |
99,4 мм рт. |
|
cm-см3/сек. |
|
|||||||||||
Выбор |
насосов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Чтобы |
в камере получить вакуум при данном |
количестве |
|||||||||||||||
газопоступлений Q, камеру необходимо откачивать с эффективной |
|||||||||||||||||
быстротой |
Ээф, которая |
определяется |
следующей |
формулой: |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Sty — ~75~ |
• |
|
|
|
|
|
(25) |
||||
Если бы насос присоединялся непосредственно к откачивае мому патрубку вакуумной камеры, то его производительность SH при давлении Р должна была* равняться S^. В этом случае
32
насос выбирался бы согласно эффективной быстроте откачки камеры, которую легко определить, зная Q и Р.
Однако вакуумные насосы в большинстве случаев соединяют с камерой через систему трубопроводов, которые оказывают течению откачиваемого газа от камеры к насосу некоторое сопротивление
Вследствие этого насос необходимо выбирать с быстротой действия SH (при давлении Р), большей, чем эффективная быстрота откачки Sâ0.
Этот запас производительности пойдет на преодоление сопро тивления трубопроводов W. В случае наличия вакуумного затвора
между насосами и камерой запас производительности |
должен |
быть еще большим, так как затвор представляет собой |
дополни |
тельное сопротивление. Если затвор стоит на высоковакуумной линии, то производительность снижается приблизительно на 25—30%; если на низковакуумной, то — на 20%.
Пример 2. Подобрать высоковакуумный насос для откачки вакуумной системы вакуумной прокатной установки типа «клеть— камера» при следующих данных: необходимое остаточное давле
ние в камере |
Р = |
3 - 1 0 _ Б л ш |
рт. ст. = 3 - Ю " 2 мкм рт. |
ст.; |
|||||||
количество |
газопоступлений |
Q = |
99,4 мм рт. ст. |
см3/сек |
(см. |
||||||
предыдущий |
|
пример). |
|
|
|
|
|
|
|
||
1. |
Определение |
необходимой (эффективной) скорости |
откачки |
||||||||
|
|
|
|
|
|
99,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 - Ю" 2 = 3300 л/сек. |
|
|
|
||
2. |
Выбор |
насоса. |
Соответственно |
необходимой |
быстроте от |
||||||
качки |
SЭф = |
3300 |
л/сек выбирается |
высоковакуумный |
насос |
||||||
Н-8Т, у которого SH |
= |
8000 л/сек. |
Если принять, что при |
вакуум |
|||||||
ном затворе |
|
производительность |
насоса снижается |
на |
30%, то |
||||||
SH = |
5600 |
л/сек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет трубопроводов (определение диаметра)
Зная эффективную быстроту откачки БЭф и быстроту дей ствия насоса SH при рабочем давлении, определяют по формуле (26) сопротивление трубопровода W в сек/л и его проводимость
U = -^г. Проводимость можно определить также, исходя из
режима течения газов по трубопроводу. При работе высокова куумных насосов течение газов по трубопроводу всегда будет молекулярное, поэтому проводимость определяется по фор муле (18а).
Таким образом, рассчитав по формуле (15) |
проводимость, |
из формулы (18а) находим диаметр трубопровода |
в см |
|
(27) |
3 А. В . К р у п и ц и д р . |
33 |
