Druk na de pomptijd
—
Afpompcurve
Vacuümsysteem
Gaslast op de pomptijd
Resultaten
Pompleidingen
Pompkeuze
Pomptypes waarvan het werkgebied de beoogde druk dekt (tabellen hoofdstuk 4). Het werkgebied eindigt 5 tot 10 keer boven de einddruk.
Wandsterkte onder atmosferische druk
Stapsgewijze berekening
Bibliotheek ontgassing en afdichtingen
Typische waarden uit het boek (figuren 10.1–10.3, tabellen 10.1–10.2, bijlage D). Werkelijke waarden hangen af van reiniging, voorgeschiedenis en pomptijd; meet voor kritische systemen.
Andere materialen screenen? De ontgassingsdatabase van NASA vermeldt TML en CVCM (ASTM E595: 24 h bij 125 °C in vacuüm) voor duizenden polymeren, lijmen en kabels. Een gangbare acceptatiegrens is TML ≤ 1 % en CVCM ≤ 0,1 %. Dit zijn percentages massaverlies, geen ontgassingssnelheden: gebruik ze voor de materiaalkeuze en neem de waarden voor de calculator uit de tabel hierboven of uit metingen.
Gasbibliotheek
Methode, aannames & bronnen
- Bron. Formules en gegevens uit Vacuum Science and Technology (Suurmeijer, Mulder, Verhoeven): kinetische gastheorie (hfst. 1), gasstroming en geleiding (hfst. 3), pompen en pompsystemen (hfst. 4), afdichtingen (hfst. 9), materialen, ontgassing en permeatie (hfst. 10, bijlage D). De calculator reproduceert het uitgewerkte voorbeeld van §3.17 en de opgaven 3-1, 3-2, 3-3, 4-5, 4-6, 4-8 en 4-17 (zie de tests in de repository).
- Geleiding. Moleculaire stroming: opening (3.97), korte buizen met de Clausingfactor 4d/(4d + 3l) (3.109–3.110), lange buizen (3.107), rechthoekige kanalen (3.112–3.114), ringspleten (3.105, 3.116) en bochten als extra lengte α·d (3.118). Viskeuze stroming: Poiseuille (3.89, 3.91, 3.93). Overgang: de empirische f(d·p) van (3.123), geschreven in d/λ zodat die voor elk gas geldt; openingen worden geïnterpoleerd tussen moleculaire en gesmoorde stroming (aanname). Geleidingen schalen met √(T/M) (3.120).
- Gaslasten. Metalen: q = q₁ₕ·(1 h/t) met 10⁻⁶, 10⁻⁵ of 10⁻⁴ Pa·m³/(s·m²) na 1 h (figuur 10.1, tabel 10.1); polymeren en keramiek volgens figuur 10.2 (≈1/t^0,6–0,85); na uitstoken de waarden van bijlage D. Permeatie door O-ringen Q = P(T)·Δp·F·πD met de Arrhenius-fit van figuur 10.3 en een geometriefactor F = 2, die het Viton-voorbeeld van §4.11.1 en opgave 4-8 reproduceert. Een dubbele O-ring met afgepompte tussenruimte ziet alleen de tussenruimtedruk (§9.2.1).
- Afpompen. V·dp/dt = Q(t) − S_eff·(p − p_u), geïntegreerd met exponentiële stappen (7.4, 7.7); de pompsnelheid daalt als S₀·(1 − p_u/p) (7.8), het debiet is begrensd door gesmoorde stroming in de nauwste doorsnede van de leiding, een optionele rootspomp neemt over onder zijn inschakeldruk en de hoogvacuümpomp bij de omschakeldruk. De 1/t-wet wordt met een waarschuwing voorbij zijn geldigheid van enkele tientallen uren geëxtrapoleerd.
- Pompen. Einddrukken, werkgebieden en typische snelheden uit de tabellen van hoofdstuk 4; het werkgebied eindigt 5 tot 10 keer boven de einddruk. Voorpomp: S_b ≥ Q_max/p_b,max (opgaven 4-3, 4-6).
- Wandsterkte (niet in het boek). Cilinders: elastische knik volgens Windenburg–Trilling met de grens voor lange cilinders 2E/(1−ν²)·(t/D)³; bollen: 0,25·E·(t/Rₒ)², een ondergrens die met de standaardveiligheidsfactor 4 gelijk is aan de elastische toelaatbare druk volgens ASME VIII-1 UG-28(d); vlakke platen onder 1 atm: formules van Roark voor ingeklemde of vrij opgelegde rechthoekige en ronde platen. Aansluitingen, flenzen, lassen en verstijvingen vragen een aparte toets aan de geldende drukvatnorm.
- Niet inbegrepen. Gasmengsels en partiaaldrukken, snelheidscurves uit gegevensbladen, compressieverhouding van turbopompen, desorptiepieken bij uitstoken, diffusiebegrensde ontgassing, virtuele lekken, geleiding van complexe geometrieën (gebruik een element met vaste geleiding), thermische transpiratie.
- Controle met andere bronnen. Naast de voorbeelden uit het boek vergelijken de tests de calculator met standaardwaarden uit handboeken voor lucht bij 20 °C (opening 11,6 L/s per cm², lange buis 12,1·d³/l, Poiseuille 135·d⁴·p̄/l, gesmoorde opening ≈ 20 L/s per cm²; d en l in cm, p̄ in mbar): alle komen binnen 1 % overeen. Cilinderknik komt binnen 5 % overeen met de formule van von Mises uit EN 13445-3. Bekende afwijking: de korte-buisfactor 4d/(4d + 3l) van het boek ligt tot ongeveer 11 % boven de exacte Clausing-waarden, dus geleidingen van korte buizen zijn iets optimistisch.