Викладач Конєв С.А.
лекція 3
Ежекторні вакуумні насоси
Дані насоси призначені для відкачування повітря і інших газів від атмосферного тиску до 100 Па.
Робоча речовина, потрапляючи через сопло 1 під тиском 2.5 10 5 Па в камеру змішання і розширюючись, а потім в дифузор 2 захоплює повітря. В результаті цього створюється вакуум в лінії клапана 8. У дифузорі статичний тиск суміші води і газу за рахунок зменшення швидкості підвищується до атмосферного тиску. Суміш води з газом стікає в бачок 3, звідки стікає в дренажну лінію, приєднаний до патрубку 4.
Для виходу газу з бачка у фланці 5 передбачено отвір. Насос приєднується до вакуумної системи через кран 8. Резервуар 7 призначений для прийому води, засмоктує через дифузор бочка в разі аварійного припинення її подачі. Через кран 6 подається повітря в резервуар при зупинці насоса, а також запобігає всмоктуванню води. 
Продуктивність насоса зростає з підвищенням тиску води. Граничне залишковий тиск насоса практично дорівнює пружності пара води і збільшується з підвищенням її температури.
Водоструминні насоси часто застосовуються в системах безмасляної відкачування, останнього ступеня пароежекторного насоса.
Пароежекторние насоси призначаються для безмасляної відкачування великих судин до тисків 1-10-1 Па. Пароежекторние насоси можуть бути з одним ступенем, двох і більше ступінчастими приєднаними послідовно один одному.
Тема: "Високовакуумні пароструминні насоси"
- Теорії високовакуумного дифузійного насоса (ДН)
1.1. Теорія Геде (Gaede)
перші моделі високовакуумних насосів з'явилися в 1912-1915 р.р .. Теоретичний розгляд роботи ДН дав Геде в роботах:
- Gaede W., Ann. d. Phys., Bd., 41, 289, 1913;
- Gaede W., Ann. d. Phys., Bd., 46, 357, 1923;
- Gaede W., Ann. d. Phys., Bd., 4, 337, 1923.
У своїх роботах Геде показав, що фізичною основою роботи ДН лежить дифузія газу в парову струмінь.
У моделі не враховувалося:
- наявність певної структури струменя при закінченні пара з сопла;
- вплив структури струменя на роботу насоса;
- парової потік приймався помірковано- розподіленим по всьому перетину робочої камери насоса і рухаються з однаковими по перетину швидкостями, щільністю і тисками.
За трубці від А до В рухається ртутний пар. У перетині G відбувається дифузія пара в парову струмінь. Дифузія відбувається в результаті різниці парціальних тисків відкачуваного газу в ртутному парі і перетині G. Між перетинами G і С постійно є градієнт концентрацій (парціальних тисків). Для запобігання потрапляння парів ртуті в перетин С на трубці GC встановлені Холодильники- конденсатори Е-К і К'- F '.
1.2. Теорія Яккеля (Jaeckel).
Теорія викладена в роботах:
- Яккель Р. Отримання і вимір вакууму. (Пер. З нім.), Вид-во ін. лит., 1959 р
- Jaeckel R., Ztschr. techn. Phys., Bd. 23, 177, 1942.
- Jaeckel R., Ztschr. Naturf., № 2а, 666, 1947.
допущення:
- молекули пара виходячи з сопла, рухаються з постійною, рівномірно розподіленим по перетину робочої камери насоса швидкістю, паралельно осі сопла;
- наявність молекул пара, що рухаються в сторону, протилежну потоку і їх вплив на роботу насоса- не враховуються.
- Режим граничного вакууму (S = 0);
- режим відкачування (S ¹ 0).
Теорія Яккеля дозволяє визначити:
- залежність швидкості дії насоса від швидкості і щільності парового струменя;
- швидкість дії насоса дорівнює площі дифузійної діафрагми;
- швидкість дії насоса, що залежить від протидії дифузії газу через струмінь, молекулярного ваги відкачуваного газу;
- залежність граничного залишкового тиску від молекулярного ваги газу, щільності і швидкості парового струменя;
- визначити Smax і вакуум-фактор Але = Sнас / Sтеор (Симплекс Хо);
- зміна Зростання. і ступеня стиснення при зміні молекулярної ваги газу.
1.3. теорія Неллер
Відкрив можливість дослідження впливу струменя пари за допомогою методів газової динаміки. Фотографував і досліджував струмінь пари.
Детальний розгляд відкачує дії на основі кінетичної теорії газів повинно привести до створення теорії, яка не містить довільних параметрів і неточних припущень. У разі рівноваги, розподіл швидкості мовляв. газу в відкачувати обсязі представляє собою максвелловскую розподіл, середня швидкість дорівнює 0 і ніякого газового потоку не існує. В процесі відкачування, максвелловскую розподіл швидкостей помітно змінюється тільки на вході в насос, де відбувається взаємне зіткнення мовляв-л газу і пари. Але в камері змішувача насоса щільність струменя пара досить низька, завдяки чому в неї легко проникають мовляв. газу, але одночасно ця щільність перешкоджає зворотної дифузії мовляв. газу з форвакуумной боку. Розподіл швидкостей в камері змішувача насоса відбувається не за законом Максвелла, тому що має місце безперервне зіткнення мовляв. газу та пара, тому ДН відкачує мовляв. газу.
Припущення щодо процесу відкачування:
"Взаємні зіткнення мовляв. Газу і пари впливають на розподіл швидкостей мовляв. Газу, в результаті чого виникає газовий потік, спрямований в форвакуумного сторону. Цей процес спостерігається як в камері змішувача, так і на вході в насос. Тому немає необхідності розглядати відкачує дію окремо в різних місцях камери змішувача ".
Розрахунки, Неллер провів тільки по координаті Х (спрямована уздовж осі насоса), Передбачалося, що складова швидкості пара Voy не впливає на газовий потік в напрямку Y, а впливає тільки на розподіл щільності газу.
2. Характеристики дифузійних насосів
- Швидкість дії (S):
З ростом впускного тиску, зростає і випускний тиск. Воно регламентується величиною швидкості дії форвакуумного насоса. Збільшення випускного тиску призводить до виникнення стрибка ущільнення в струмені, переміщенню його до сопла і відриву струменя від стінок насоса, сто призводить до виникнення перетікання молекул з форвакуум в сторону високого викуума.
Швидкість дії ДН залежить:
- Від роду відкачуваного газу і його температури;
- розмірів ДН, площі дифузійної діафрагми, форми корпусу;
- роду робочої рідини і структури парового струменя;
- конструкції ДН;
- величини випускного тиску.
2.1.1. Залежність швидкості дії ДН від площі дифузійної діафрагми.
Зі збільшенням площі дифузійної діафрагми зростає S, однак, для сучасних ДН це не завжди справедливо. Парова струмінь в сучасних ДН спрямована до стінки насоса під кутом 10-20о і d = l sin a. Залежність швидкості дії ДН від довжини струменя не буде тривіальною. З одного боку, зі зростанням l повинна рости S, однак при цьому знижується щільність струменя біля стінки і зростає протіводіффузія газу з області попереднього вакууму. Залежність швидкості дії насоса від довжини струменя буде визначатися спільним впливом двох факторів:
Про вплив площі дифузійної діафрагми на швидкість дії вакуумного насоса:
- Holstmark F., Ramm W., Westin S., Rev. Sci. Justrum., №8, 90, 1937.
- Грошковський Я. Технологія високого вакууму (пер. З пол.) Вид-во ін. Літ., 1957.
2.1.2. Залежність швидкості дії від структури струменя.
Під структурою струменя розуміється характер розподілу і величини параметрів:
- щільності;
- швидкості;
- тиску;
- температури в струмені.
2.1.3. Залежність швидкості дії ДН від роду відкачуваного газу
Часто на практиці вважають, що 
, Що ніколи не виконується і в кращому випадку 
.
При відкачці легких газів, швидкість дії ДН не підкоряється цим рівнянням. S залежить від зворотної дифузії молекул газу з форвакуумной області в область високого вакууму. Для вибору оптимальної потужності при відкачці газів різного молекулярного ваги можна користуватися з допустимою для практики точністю рівнянням:
2.1.4. Залежність швидкості дії від величини випускного тиску.
2. Найбільше випускний тиск
Для парортутний ДН: 0.5-3 мм рт.ст ..
Для паромасляних: 0.1-0.3 мм рт.ст ..
Pвп P
N1 <N2 <N3
Питомі характеристики дифузійного насоса
(характеризують ступінь досконалості насоса)
