Pompalama süresi sonundaki basınç
—
Vakuma alma eğrisi
Vakum sistemi
Pompalama süresi sonundaki gaz yükü
Sonuçlar
Pompalama hatları
Pompa seçimi
Çalışma aralığı hedef basıncı kapsayan pompa türleri (bölüm 4 tabloları). Çalışma aralığının alt sınırı, nihai basıncın 5 ila 10 katı düzeyindedir.
Atmosfer basıncı altında cidar dayanımı
Adım adım hesaplama
Gaz salımı ve sızdırmazlık elemanı verileri
Kitaptaki tipik değerler (şekil 10.1–10.3, tablolar 10.1–10.2, Ek D). Gerçek gaz salımı hızları temizliğe, yüzey geçmişine ve pompalama süresine bağlıdır; kritik sistemlerde ölçüm yapın.
Başka malzemeleri mi değerlendiriyorsunuz? NASA'nın gaz salımı veritabanı, binlerce polimer, yapıştırıcı ve kablo için TML ve CVCM değerlerini (ASTM E595: vakumda 125 °C'de 24 saat) verir. Yaygın kabul sınırı TML ≤ %1 ve CVCM ≤ %0,1'dir. Bunlar kütle kaybı yüzdeleridir, gaz salımı hızı değildir; malzeme seçiminde kullanın, hesaplayıcı için gaz salımı hızlarını yukarıdaki tablodan ya da ölçümlerden alın.
Gaz verileri
Yöntem, varsayımlar ve kaynaklar
- Kaynak. Formüller ve veriler Vacuum Science and Technology (Suurmeijer, Mulder, Verhoeven) kitabından alınmıştır: gazların kinetik teorisi (bölüm 1), gaz akışı ve iletkenlik (bölüm 3), pompalar ve pompalama sistemleri (bölüm 4), sızdırmazlık elemanları (bölüm 9), malzemeler, gaz salımı ve permeasyon (bölüm 10, Ek D). Hesaplayıcı, §3.17'deki çözümlü örneği ve 3-1, 3-2, 3-3, 4-5, 4-6, 4-8 ve 4-17 numaralı alıştırmaları doğrulamaktadır (depodaki testlere bakınız).
- İletkenlik. Moleküler akış: açıklık (3.97), Clausing katsayısı 4d/(4d + 3l) ile kısa borular (3.109–3.110), uzun borular (3.107), dikdörtgen kesitli kanallar (3.112–3.114), halka kesitli aralıklar (3.105, 3.116) ve eşdeğer ek uzunluk α·d ile dirsekler (3.118). Viskoz akış: Poiseuille (3.89, 3.91, 3.93). Geçiş rejimi: (3.123)'teki ampirik f(d·p) bağıntısı, her gaza uygulanabilmesi için d/λ cinsinden yazılmıştır; açıklıklar için moleküler ve boğulmuş akış arasında interpolasyon yapılır (varsayım). İletkenlikler √(T/M) ile ölçeklenir (3.120).
- Gaz yükleri. Metaller: 1 saatte 10⁻⁶, 10⁻⁵ ya da 10⁻⁴ Pa·m³/(s·m²) değerleriyle q = q₁ₕ·(1 h/t) (şekil 10.1, tablo 10.1); polimerler ve seramikler şekil 10.2'ye göre (≈1/t^0,6–0,85); fırınlamadan sonra Ek D değerleri. O-ringlerden permeasyon Q = P(T)·Δp·F·πD bağıntısıyla hesaplanır; P(T) şekil 10.3'e uydurulan Arrhenius bağıntısıdır, F = 2 geometri katsayısı ise §4.11.1'deki Viton örneğini ve alıştırma 4-8'i doğrular. Ara hacmi pompalanan çift O-ringde yalnızca ara hacim basıncı etkilidir (§9.2.1).
- Vakuma alma. V·dp/dt = Q(t) − S_eff·(p − p_u) denklemi üstel adımlar kullanılarak sayısal integrasyonla çözülür (7.4, 7.7). Pompa hızı S₀·(1 − p_u/p) bağıntısına göre azalır (7.8); gaz akısı, hattın en dar kesitindeki boğulmuş akışla sınırlanır. İsteğe bağlı Roots pompası devreye girme basıncının altında, yüksek vakum pompası ise geçiş basıncında devreye girer. 1/t bağıntısı, geçerli olduğu birkaç on saatlik sürenin ötesine bir uyarıyla birlikte ekstrapole edilir.
- Pompalar. Nihai basınçlar, çalışma aralıkları ve tipik hızlar bölüm 4 tablolarından alınmıştır; çalışma aralığı nihai basıncın 5 ila 10 katında sona erer. Ön vakum pompası: S_b ≥ Q_max/p_b,max (alıştırma 4-3, 4-6).
- Cidar dayanımı (kitapta yer almaz). Silindirler: uzun silindir sınırı 2E/(1−ν²)·(t/D)³ ile birlikte Windenburg–Trilling elastik burkulma formülü. Küreler: alt sınır olarak 0,25·E·(t/Rₒ)²; bu değer, varsayılan güvenlik katsayısı 4 ile ASME VIII-1 UG-28(d)'deki elastik izin verilen basınca eşittir. 1 atm yük altındaki düz plakalar: ankastre ya da basit mesnetli dikdörtgen ve dairesel plakalar için Roark formülleri. Portlar, flanşlar, kaynaklar ve takviyeler ilgili basınçlı kap standardına göre ayrıca kontrol edilmelidir.
- Kapsam dışı olanlar. Gaz karışımları ve kısmi basınçlar, üretici veri sayfalarındaki hız eğrileri, turbomoleküler pompaların sıkıştırma oranı, fırınlama sırasındaki desorpsiyon tepeleri, difüzyon denetimli gaz salımı, sanal kaçaklar, karmaşık geometrilerin iletkenliği (bunlar için sabit iletkenlik elemanını kullanın) ve ısıl transpirasyon.
- Diğer kaynaklarla doğrulama. Kitaptaki örneklere ek olarak testler, hesaplayıcıyı 20 °C'deki hava için standart el kitabı değerleriyle karşılaştırır (açıklık için cm² başına 11,6 L/s, uzun boru için 12,1·d³/l, Poiseuille akışı için 135·d⁴·p̄/l, boğulmuş akışta açıklık için cm² başına ≈ 20 L/s; d ve l cm, p̄ mbar cinsinden): tüm değerler %1 içinde uyumludur. Silindir burkulma basıncı, EN 13445-3'teki von Mises formülüyle %5 içinde uyumludur. Bilinen sapma: kitaptaki kısa boru katsayısı 4d/(4d + 3l), kesin Clausing değerlerinden %11'e kadar yüksektir; bu nedenle kısa boruların iletkenliği bir miktar iyimser hesaplanır.