ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Загрязнение вакуумных систем маслом из "Безмаслянные вакуумные насосы" Требования различных отраслей науки и техники к вакуумным системам с каждым годом ужесточаются. Сейчас уже мало получать и поддерживать высокий или сверхвысокий вакуум, необходимо добиваться, чтобы и содержание углеводородов в откачиваемом объеме было минимальным. Сложность этой проблемы заключается в том, что масло является рабочей жидкостью в наиболее распространенных в настоящее время средствах откачки ротационных и диффузионных насосах. Полностью отказаться от них не всегда удается, и поэтому очень важно свести к минимуму загрязнение вакуумных систем парами масла и продуктами его разложения. [c.4] Интенсивность потока паров масла из насоса в откачиваемый объект зависит от режима течения откачиваемого газа, температурного режима в насосе ц соединительном канале, состава откачиваемого газа, качества вакуумного масла, конструкции насоса и его технического состояния, правильности эксплуатации оборудования и других факторов. Многообразие факторов, влияющих на интенсивность поступления загрязняющих веществ в вакуумную систему, а также недостаток экспериментальных исследований этого явления затрудняют точную оценку потока. Тем не менее знание причин загрязнений позволяет значительно их уменьшить и повысить качество получаемого вакуума. [c.4] Рассмотрим источники загрязнений применительно к конкретным типам вакуумных насосов. [c.5] Для получения низкого вакуума и создания предварительного разрежения в высоковакуумных системах применяют ротационные вакуумные насосы с масляным уплотнением. Масло в насосах этого типа выполняет несколько функций смазывает трущиеся поверхности, уплотняет зазоры, заполняет вредный объем в конце процесса сжатия, а также охлаждает насос. [c.5] Так как пары масла обладают определенной упругостью (при комнатной температуре порядка 5-10 — 10 Па), естественно, они будут диффундировать из насоса в откачиваемый объем, причем интенсивность диффузии будет возрастать по мере снижения давления в системе. [c.5] Исследования показывают, что в состав обратного потока входят в основном не целые молекулы масла, а их осколки и летучие примеси. Исходные молекулы масла с высокой молекулярной массой практически отсутствуют, что можно объяснить низкой упругостью их паров. Масс-спектрометрические и хроматографические анализы проб масел, взятых после использования их для смазки трущихся поверхностёй, дают сходные результаты. Из этого можно заключить, что в смазочном масле (молекулярная масса 500) резко возрастает концентрация более легких углеводородов с молекулярной массой около 150 [66]. [c.5] При работе насоса возможно и чисто механическое разрушение сложных молекул масла, но все же главной причиной появления легких фракций следует считать термическое разложение на горячих пятнах скользящих поверхностей, а также каталитические реакции на свежесодранных поверхностях металла. Вот почему основными районами возникновения загрязнений в механических вакуумных насосах считают места перегрева, где условия смазки ограничены, например на концах пластин. [c.5] Максимальная интенсивность загрязнений наблюдается при достижении насосом предельного вакуума, когда скорость переносного движения откачиваемого газа становится малой, а длина свободного пробега молекул соизмеряется с поперечными размерами трубопровода. Для большинства ротационных насосов это Ю -ч-Ю Па. Абсолютные значения обратных потоков и удельные их величины, т. е. отношения максимальной интенсивности возврата Qe max (мг/с) к паспортной величине быстроты действия насоса по воздуху So (л/с), для ряда насосов даны в табл. 1. [c.5] Самыми распространенными насосами для создания высокого вакуума являются паромасляные диффузионные насосы. В них масло используется в качестве рабочей жидкости. В последние годы удалось удвоить быстроту действия паромасляных вакум-ных насосов и снизить на несколько порядков интенсивность обратного потока паров масла. [c.6] Детальное изучение обратных потоков [77J позволило определить их возможные пути или установить источники загрязнений (рис. I). [c.6] Турбулентное течение сохраняется до Tex пор, пока давление не снизится до 10 —10 Па. Причем на начальном участке канала величина турбулентности определяется в основном пульсациями среды, из которой происходит откачка. Однако это существенно лишь для потоков, движущихся с малыми скоростями (0,5—1,5 м/с). [c.9] Если газ, а это в большинстве случаев воздух, всасывается с большой скоростью (15 м/с и выше), то поток воздуха на входе можно считать безвихревым, а турбулентность развивается в самом канале. [c.9] Рассмотрим процесс распространения примесей в турбулентном потоке воздуха. [c.9] Пусть в некотором сечении потока в плоскости F имеется источник выделяющихся примесей (рис. 3). Предположим, что поток свободно проходит через плоскость F. Выбираем такое расположение осей координат, при котором ось X параллельна вектору усредненной скорости и направлена навстречу потоку. [c.9] Выводы, сделанные ниже для бесконечной плоскости, могут быть с некоторым приближением распространены и на плоскость конечных размеров. [c.10] Рассмотрим полупространство, в котором поток воздуха направлен на источник загрязнений. [c.10] Из полученной формулы видно, что в потоке воздуха создается поле концентрации примеси. Если поток плоскопараллельный, то поле концентраций определяется по экспоненциальному закону, и хотя по мере удаления от источника концентрация примес быстро уменьшается, она всегда будет больше нуля. [c.10] Определяется молекулярной диффузией и в формулу (1.Й) следует подставлять значения коэффициента диффузии О примеси в воздухе. При большой турбулентности потока процесс переноса примеси может быть в тысячи раз интенсивнее молекулярной диффузии. В этом случае влиянием молекулярной диффузии можно пренебречь. [c.11] При малой интенсивности турбулентности среды, когда коэффициенты турбулентной и молекулярной диффузии одного порядка, в формуле (1.9) следует применять их сумму, т. е. Л 4-Д. [c.11] Если- коэффициент диффузии О — физическая величина, которая может быть известна, то для нахождения коэффициента турбулентного обмена должна быть установлена его зависимость от заданных величин, характеризуюш,их турбулентное течение. [c.11] Вернуться к основной статье