ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы расчета и структурно-геометрической оптимизации электрофизических иасосов из "Электро-физические вакуумные насосы" Во многих установках и, аппаратах применение ЭФН является наиболее рациональным, а иногда и единственно возможным способом получить требуемые вакуумные параметры. Площади сорбирующих поверхностей в некоторых действующих и сооружаемых образцах вакуумного оборудования уже сейчас достигают десятков квадратных метров отчетливо прослеживается тенденция их дальнейшего роста. Важными элементами проектирования вакуумных систем по этой причине становятся обоснование критериев и структурно-геометрическая оптимизация ЭФН и систем откачки на их основе. Решение этой задачи также должно быть основано на указанной выше системе понятий и характеристик и на соответствующих методиках оптимизации. [c.36] Эта глава посвящена изложению общих принципов и методик расчета и оптимизации, пригодных для всех типов ЭФН как геометрических структур. Примеры расчета характеристик насосов конкретных типов, а также специальные методики расчета рассмотрены в следующих главах. [c.36] Используя концепцию активных центров, легко сформулировать общий и частные критерии оптимизации ЭФН. Поскольку формирование активных центров связано с энергетическими затратами, очевидным общим критерием будет минимизация энергетических затрат на единицу количества поглощенного газа. Отсюда вытекает частный критерий температурной оптимизации испарительных геттерных на сосов (см. 3.1). Отсюда же может быть найдена и целая группа дру гих частных критериев оптимизации, основанных на совместном ана лизе пространственного распределения молекулярных потоков и по токов активнь1х центров во внутренней полости насоса (табл. 2.2) В дальнейщем для этой группы принят термин критерии структурно геометрической оптимизации ЭФН. [c.38] Подобие функций простран-ственного распределения потоков откачиваемого газа и потоков (концентрации) актавных центров. [c.38] Независимыми или управляемыми факторами оптимизации являются пространственное распределение потоков газа в откачиваемой вакуумной камере, геометрическая структура ЭФН и вакуумного тракта в целом, скорость формирования и пространственное распределение активных центров, свойства сорбирующих поверхностей. Как видно из табл. 2.2, часть критериальных характеристик требует совместного рассмотрения молекулярного и лучистого переноса в проектируемых ЭФН и вакуумных системах на их основе. [c.39] Для иллюстрации высказанных соображений детализируем один из приведенных в табл. 2.2 критериев в приложении к геттерному насосу. В оптимально спроектированном насосе КЗ должен иметь максимально возможное для данных газа и сорбирующей поверхности значение. При этом степень насыщения слоя геттера в любой области сорбирующей поверхности должна быть одной и той же. При невыполнении этого условия локальное насыщение геттерного слоя будет приводить к уменьщению КЗ. Следовательно, отвечающим критериям оптимизации можно считать только такой ГН, сорбирующие поверхности которого в каждой точке и в любой момент эксштуатации будут иметь одну и ту же степень насыщения. [c.39] Перейдем теперь к построению обобщенной математической модели ЭФН. [c.39] При построении Jv oдели кр е характеристик сорбирующих поверхностей т (г, ),плотностей молекулярных потоков, падающих на сорбирующие поверхности , г) и поглощаемых ими г, л), применим функщ1ю Ф — пространственное распределение плотностей молекулярных потоков в откачиваемой камере. Это позволит описать разреженный газ вне насоса. Учитывая различия в математическом описании процессов поглощения газа в ЭФН с непрерывным возобновлением геттерной пленки и в насосах с заранее сформированными сорбирующими поверхностями, последующее рассмотрение будем производить раздельно для каждого из этих типов ЭФН. [c.40] НулеВОЙ индекс здесь присвоен значениям функций, относящимся к некоторой произвольно выбранной малой области сорбирующих поверхностей - нулевой зоне. Это может быть, например, узкий поясок вблизи входного сечения насоса. [c.41] Функция (Г) описывает поле параметров взаимодействия газовых потоков с поверхностям При однородной температуре сорбирующей поверхности обычно (/ ) = 1. [c.41] Таким образом, при выполнении условия (2.12) обе системы математического описания ЭФН тождественны. [c.43] Еще один, ниверсальный, критерий оптимизации - интегральный коэффициент производительности ЭФН в режиме непрерывного возобновления геттерной пленки А — введен и детально проанализирован в 2.5. [c.43] Насосы с заранее сформированными сорбирующими поверхностями. [c.43] Прежде чем приступить к анализу формулы (2.18), сделаем оговорку. Насосы с заранее сформированными сорбирующими поверхностями работают, вообще говоря, в нестационарном режиме, поскольку параметры элементарных актов взаимодействия молекула - сорбирующая поверхность (в данном случае коэффициент ) и соответственно пространственное распределение молекулярных потоков в полости насоса подчинены тому или иному регламентирующему фактору. Поэтому для строгого описания насоса необходимо иметь не одну, а множество меняющихся во времени характеристик. Сравнительные характеристики насосов различной геометрии, однако, почти не зависят от абсолютных значений их интегральных характеристик. Это позволяет ограничиться рассмотрением только начального состояния ЭФН, сведя задачу к стационарной. [c.44] Остановимся на особенностях этой модели. [c.45] Фунция р( ) описьтает поле физических параметров взаимодействия молекул газа с сорбирующими поверхностями. Для имплантационных насосов при однородном распределении температуры сорбирующих поверхностей обычно р( ) 1- Для испарительных и хемо-сорбционных насосов при существенной неоднородности толщины геттерной пленки, в особенности при повышенной температуре геттера, возможно,что Хр(г) Ф 1. [c.45] Функция Ха.ц( ) описьтает распределение относительной поверхностной или объемной концентрации активных центров. [c.45] Параметр Хо характеризует условия поглощения газа в фиксированной зоне. Он непосредственно определяет требования к концентрации активных центров в этой зоне в зависимости от плотности падающего газового потока при заданной скорости снижения сорбционной емкости и, напротив, позволяет определить эту скорость, если задана концентрация активных центров. [c.45] Введем несколько производных функций. [c.45] Далее можно построить ряд коэффищ ентов и критериев подобия, по смыслу эквивалентных ранее рассмотренным, но сличающихся от гах аргз ентом. При (г) =1 1ад( ) = погл(/-) ЛС ) =Л (/-) Л (0 =Л (0 Л =Л Лз =л Л,. =л . . [c.46] Вернуться к основной статье