買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 摘 要 本論文設(shè)計(jì)的是為冶金工業(yè)中用來提高鎬基合金性能的設(shè)備提供必要條件的系統(tǒng) 真空獲得系統(tǒng)，設(shè)計(jì)主要包括：溶煉室真空機(jī)組、熔滲室真空機(jī)組、快淬室真空機(jī)組的設(shè)計(jì)等等。 真空獲得技術(shù)是一切真空應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ) ,真空獲得設(shè)備關(guān)系到所有真空應(yīng)用設(shè)備的運(yùn)行和使用。為了滿足設(shè)備可以在高真空的條件下工作，所以選擇合適的機(jī)械泵，羅茨泵，分子泵組成合適的真空機(jī)組，使各真空室達(dá)到工作的真空條件。 在設(shè)計(jì)中，為了使溶煉室 、熔煉室達(dá)到高真空 選擇機(jī)械泵與羅茨泵組成前級(jí)泵機(jī)組進(jìn)行預(yù)抽達(dá)到粗真空，分子泵為高級(jí)泵即主抽泵?？齑闶?在低真空條件下工作選擇機(jī)械泵、羅茨泵進(jìn)行抽真空。密封方面，采用了機(jī)械密封，密封性能可靠。 關(guān)鍵詞： 真空機(jī)組；機(jī)械泵；羅茨泵；分子泵；粗真空；高真空 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 is to to to is to of To So a of a So of to In In to to of to is to in of 文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 目 錄 1 緒論 . 1 非晶合金發(fā)展概述 . 1 非晶合金的性能 . 2 力學(xué)性能 . 2 耐腐蝕性能 . 4 加工性能 . 4 空獲得設(shè)備發(fā)展概述 . 4 真空技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介 . 4 綜合評(píng)價(jià) . 5 2 鋯基非晶合金真空熔煉壓力熔滲爐真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 6 工作原理及主要技術(shù)性能指標(biāo) . 6 真空獲得系統(tǒng) . 7 真空機(jī)組選用原則 . 7 真空泵工作壓力范圍 . 8 旋片泵工作原理及其型號(hào)確 定 . 10 羅茨泵工作原理及其型號(hào)確定 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 羅茨泵真空機(jī)組抽氣速率 . 22 分子泵工作原理及其型號(hào)確定 . 23 3 熔煉室殼體計(jì)算 . 28 4 熔滲爐的殼體設(shè)計(jì)與壁厚計(jì)算 . 29 殼體壁厚計(jì)算 . 29 筒體上部大法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 33 5 真空室抽氣時(shí)間計(jì)算 . 33 氣體沿管道流動(dòng)狀態(tài)及流導(dǎo)計(jì)算 . 33 抽氣時(shí)間計(jì)算 . 38 粗真空、低真空下抽氣時(shí)間 . 38 高真空下抽氣時(shí)間計(jì)算 . 40 6 結(jié)論 . 42 7 致謝 . 43 8 參考文獻(xiàn) . 44 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 1 緒 論 非晶合金發(fā)展概述 非晶態(tài)合金不具備長(zhǎng)程原子有序，也叫玻璃態(tài)合金，是新型材料研究的熱點(diǎn)之一。非晶合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能（高的強(qiáng)度、硬度等），耐腐蝕性能，軟、硬磁性能以及儲(chǔ)氫性能等，在機(jī)械、通訊、航空航天、汽車工業(yè)乃至國(guó)防軍事上都具有廣泛的應(yīng)用潛力。因此，開發(fā)塊體非晶合金成為這類材料實(shí)用化的重點(diǎn)。 1943年，德國(guó)物理學(xué)家 此，非晶的研究逐步開展。 1951 年，美國(guó)物理學(xué)家 過水銀的過冷實(shí)驗(yàn)，提出液態(tài)金屬可以過冷到遠(yuǎn)離平衡熔點(diǎn)以下而不產(chǎn)生形核與長(zhǎng)大，達(dá)到非晶態(tài)， 非晶態(tài)合金的理論奠基人。 1960 年 采用熔體快速冷卻方法首先制備出 晶態(tài)合金。 1969年， 用扎輥發(fā)制備出了長(zhǎng)達(dá)幾十米的非晶薄帶。 20 世紀(jì) 70 年代后，人們制備出厚度小于 50m、寬 15連續(xù)非晶薄帶。 1974 年 約 10K/s 的冷卻速度條件下用 體首次得到毫米級(jí)直徑的非晶。 20 世紀(jì) 80 年代前期， 采用氧化物包覆技術(shù)以 10K/s 的冷卻速度制備出厘米級(jí)的 20 世紀(jì) 80 年代， 在日本東北大學(xué)成功發(fā)現(xiàn)了 三元合金。此后，又制備了厘米級(jí)的四元和五元塊體非晶合金。 2000年 2003年，美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 非晶合金的尺寸從過去的毫米推進(jìn)到厘米級(jí)，最大直徑可達(dá) 12后哈工大沈軍等又將 快體非晶合金尺寸提高到 16近，中科院金屬所的 發(fā)現(xiàn)了尺寸可 達(dá) 25晶態(tài)合金。目前世界上最大的稀土基金屬玻璃材料 直徑為35鑭基金屬玻璃系，由浙江大學(xué)蔣建中等研制成功。由此，發(fā)現(xiàn)具有大的非晶形成能力的非晶合金系是目前比較重要的。 鋯基非晶合金作為一種新型的非晶合金系列在近年來引起了人們的關(guān)注。 多組元鋯基 非晶合金 系列都具有較低的臨界冷卻速度，采用傳統(tǒng)的方法如吸鑄法，水淬法等均可以將其 制備成大塊非晶。目前，通過負(fù)壓鑄造法已制備出直徑達(dá)30鋯基大塊非晶合金。鋯基非晶合金的研究主要集中在熱力學(xué)計(jì)算、晶化行為、短程和中程有序結(jié)構(gòu)以及性能等幾個(gè)方面。鋯基多組元非晶合金由多種常買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 用金屬或類金屬元素組成，其非晶形成的臨界冷卻速度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)非晶合金，有些已經(jīng)接近于傳統(tǒng)的氧化物玻璃。由于其具有熱穩(wěn)定性高、過冷液相區(qū)寬等諸多特點(diǎn)，因此在國(guó)際上引起了廣泛重視。 非晶合金的性能 力學(xué)性能 非晶合金的原子呈長(zhǎng)程無序排列、沒有晶體缺陷 , 使其具有獨(dú)特的變形行為和力學(xué)性能。一些典型 鋯基非晶合金的力學(xué)性能如表 表 r 基非晶合金的典型力學(xué)性能 彈性 雖然塊狀非晶合金的彈性模量由于合金體系的不同而有較大差別 ， 但與相同成分的晶態(tài)合金相比他們的彈性模數(shù)值較低 ， 彈性應(yīng)變量卻很大 ， 可達(dá) 2%左右。非晶合金具有極高的彈性比例 ， 司已成功開發(fā)出 r 基非晶合金的楊氏模量和斷裂強(qiáng)度。 表 r 基大塊非晶合金的楊氏模量和強(qiáng)度 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 強(qiáng)度和硬度 圖 以及一些典型的晶態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度、硬度與彈性模量間的關(guān)系?？梢钥闯?, 非晶合金具有較高的屈服強(qiáng)度和硬度 , 遠(yuǎn)高于晶態(tài)合金。 鑄態(tài)5 7 2 0 8 5Z r C u N i T 斷裂強(qiáng)度為 0 40 x xC u i-(x= 塊體非晶合金的壓縮斷裂強(qiáng)度和硬度分別 693 824 并隨 經(jīng)高強(qiáng)脈沖 電流預(yù)處理的4 1 . 3 1 4 . 2 1 2 . 8 1 0 . 3 2 1 . 4Z r T i C u N i B 見 對(duì)4 1 . 2 1 3 . 8 1 2 . 5 1 0 . 0 2 2 . 5Z r T i C u N i B 在高應(yīng)變速率(10 410 /s)下 , 屈服強(qiáng)度對(duì)應(yīng)變速率不敏感。 人發(fā)現(xiàn) , 試樣的長(zhǎng)徑比對(duì)4 1 . 2 1 3 . 8 1 2 . 5 1 0 . 0 2 2 . 5Z r T i C u N i B 在 動(dòng)態(tài)載荷作用下 ,壓縮強(qiáng)度對(duì)長(zhǎng)徑比的變化不敏感。大塊非晶合金的強(qiáng)度還受制備方法的影響。如采用壓鑄法和銅模法制備的 晶合金的彎曲強(qiáng)度 , 前者要比后者高得多 , 這是由于這兩種方法在冷卻過程中造成的殘余應(yīng)力差別很大的緣故。 研究了一系列試驗(yàn)環(huán)境下的拉伸和壓縮行為 , 結(jié)果表明試驗(yàn)環(huán)境并不影響塊狀非晶合金的強(qiáng)度和韌性。 塑性和韌性 室溫下非晶合金一般呈現(xiàn)脆性斷裂特征 , 塑性變形量主要由應(yīng)力狀態(tài)決定。在拉伸條件下 , 非晶合金的變形局限于一狹窄的剪切帶內(nèi) , 塑性變形也集 中于剪切帶內(nèi) , 而在試樣其他部分仍保持剛性狀態(tài)。在彎曲條件下可產(chǎn)生多個(gè)剪切帶 , 相應(yīng)地增大了伸長(zhǎng)率。 人和 人最早對(duì)塊狀4 1 . 2 1 3 . 8 1 2 . 5 1 0 . 0 2 2 . 5Z r T i C u N i B 1行了測(cè)試。采用三點(diǎn)彎曲法 , 試樣的厚度為 得15 1/2m 。相當(dāng)于高強(qiáng)鋼和 金的水平。 2001 年 , 35 9 5 1 8 8 1 0Z r T a C u N i A 壓縮時(shí)的塑性變形為 右。2005 年 , 晶合金材料 , 斷裂強(qiáng)度達(dá) 2265 同時(shí)具有一般非晶材料中不具備的加工硬化效應(yīng)和極大的延展性 (延展率達(dá) 20%)； 隨后 ,007 年研制出6 1 . 8 8 1 8 . 0 0 1 0 . 1 2 1 0Z r C u N i A 它在室溫條件下同時(shí)具有超高塑性 , 延展率達(dá) 160%。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 耐腐蝕性能 在腐蝕過程 中 , 由于晶體具有晶界、位錯(cuò)和偏析等缺陷 , 不易生成穩(wěn)定的鈍化膜 , 成為腐蝕的源區(qū)。非晶合金沒有這些缺陷和不均勻性 , 能夠形成均勻鈍化膜 , 因此 , 非晶合金具有良好的耐腐蝕性能。 非晶合金比晶體合金更耐腐蝕 , 它的耐腐蝕性是不銹鋼的 100 倍 , 有“超不銹鋼”的美譽(yù)。含有少量鈮或鈦的5 5 3 0 5 1 0Z r C u N i A 在 液中的具有良好的抗腐蝕性能。5 5 3 0 5 1 0Z r C u N i A 但隨水溫的升 高 , 其耐腐蝕性能有所下降 , 這主要是由于在室溫時(shí) , 非晶合金表面形成一層致密的保護(hù)膜 , 而隨著水溫的升高膜越來越厚并形成多孔結(jié)構(gòu)。 加工性能 非晶合金的塑性變形量受溫度和應(yīng)力狀態(tài)影響很大 , 在溫度低于玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn) , 非晶合金以剪切方式變形。由于多數(shù)塊狀非晶合金都存在大的過冷液相區(qū) , 當(dāng)過冷液體的黏度達(dá)到 1210 s 數(shù)量級(jí)時(shí) , 過冷液體形成類似于氧化物玻璃的無序結(jié)構(gòu) , 表現(xiàn)為牛頓流動(dòng)狀態(tài) , 可在較寬的應(yīng)變率范圍內(nèi)發(fā)生黏性流動(dòng) , 獲得極高 的塑性形成能力。 空獲得設(shè)備發(fā)展概述 真空技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介 隨著真空技術(shù)在各行各業(yè)應(yīng)用的日益寬泛和不可或缺 ,人們對(duì)實(shí)現(xiàn)和保證真空狀態(tài)下工藝過程的重復(fù)性可靠性及其技術(shù)進(jìn)步 ,已在不斷地提出新的要求。這其中對(duì)真空成套設(shè)備 ,特別是對(duì)真空獲得設(shè)備的性能、性價(jià)比和服務(wù)最為關(guān)切 ,當(dāng)然還有工藝軟件、管理技術(shù)等。真空獲得技術(shù)是一切真空應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ) ,真空獲得設(shè)備關(guān)系到所有真空應(yīng)用設(shè)備的運(yùn)行和使用。真空獲得設(shè)備行業(yè)如何適應(yīng)我們不斷發(fā)展的真空事業(yè) ,如何滿足人們?cè)谛阅?、性價(jià)比和服務(wù)方面不斷提出的新要求 ?本文試 圖通過對(duì)我國(guó)真空設(shè)備行業(yè)制造的 ,在應(yīng)用中量大面廣的水環(huán)泵、旋片泵、滑閥泵、羅茨泵、擴(kuò)散泵等泵種的產(chǎn)能和質(zhì)量分析對(duì)比 ,給出其量和質(zhì)的買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 基本狀況以及面對(duì)國(guó)內(nèi)外激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)所應(yīng)采取的對(duì)策 綜合評(píng)價(jià) 我們真空設(shè)備行業(yè)制造的系列低端真空獲得設(shè)備產(chǎn)品在量的方面能夠滿足我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需求 ,如往復(fù)泵、水環(huán)泵、滑閥泵、旋片泵、羅茨泵和擴(kuò)散泵等。這些泵種的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)近 10年來有了一定程度的提高 ,在性能方面也基本上能夠滿足不同工藝過程的要求 ,目前在國(guó)內(nèi)有較高的市場(chǎng)占有率 ,在 35 年內(nèi)會(huì)有一定的生命力。 這些泵種必 須進(jìn)一步改進(jìn)和創(chuàng)新 ,提高其關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo) ,如抽速與效率、極限壓力、返油率、噪聲、要降低能耗以取悅用戶、要減輕重量以降低成本。特別是要積極開展可靠性或壽命的實(shí)驗(yàn)研究 ,要有效開展減振、降噪、消煙等研究 ,以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求 ,這些都是未來與外商品牌爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額最主要的戰(zhàn)場(chǎng)。 配套附件研發(fā)和備件供應(yīng)是主機(jī)成熟的標(biāo)志 ,如油霧撲集器、消音器、冷阱等。在國(guó)外這部分配套附件和易損備件的銷售收入接近主機(jī)銷售收入的 60%,利潤(rùn)空間大 ,又能滿足客戶需求 ,還能使主機(jī)性能得以充分發(fā)揮。我們應(yīng)該重視配套附件研發(fā)和供應(yīng) ,并把這一工作 列到主機(jī)的工作序列中去。 目前我國(guó)中外企業(yè)在生產(chǎn)品種上 ,除分子泵、少量的離子濺射泵外 ,其他高端真空獲得設(shè)備基本上是空白 ,如低溫泵、各式干泵等。我們可能有 35 年較為寬松的時(shí)空環(huán)境來研發(fā)高端真空獲得設(shè)備或提高其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。面對(duì) 業(yè)不斷增長(zhǎng)的巨大需求 ,有條件的單位應(yīng)早做打算。綜合上述 ,我認(rèn)為未來 35 年是決定我國(guó)真空獲得設(shè)備制造行業(yè)各個(gè)企業(yè)命運(yùn)走向的關(guān)鍵時(shí)段。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 2 鋯基非晶合金真空熔煉壓力熔滲爐真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工作原理及主要技術(shù)性能指標(biāo) 真空感應(yīng)熔煉技術(shù)：利用電磁感應(yīng)與渦流熱的原理將金屬原 材料融化，同時(shí)利用感應(yīng)熔煉的電動(dòng)力效應(yīng)與攪拌原理使合金各組分分布均勻。 壓力熔滲技術(shù)：使鎢絲與塊體非晶合金復(fù)合材料之間的界面處于理想狀態(tài)。 快速凝固技術(shù)：制備鎢絲增強(qiáng)的塊體非晶合金基復(fù)合材料 。 本系統(tǒng)為三室立臥組合全不銹鋼式結(jié)構(gòu)。主要由 “ 真空獲得及測(cè)量系統(tǒng) ” ,“ 感應(yīng)熔煉澆鑄系統(tǒng) ” ,“ 壓力熔滲系統(tǒng)及介質(zhì)冷卻快淬系統(tǒng) ” ,“ 電控系統(tǒng) ” ， “ 工作氣體充氣排氣系統(tǒng) ” ， “ 工作臺(tái)架系統(tǒng)”、“冷卻水系統(tǒng) ”等組成。 1極限真空度：熔煉室： 6 10態(tài)）；熔滲室： 6 10態(tài)）；快淬室 6 10率 （ 4）水環(huán)泵的選擇 所謂水環(huán)泵就是用水作為液環(huán)的液環(huán)泵，用水作液環(huán)有很多優(yōu)點(diǎn)，如價(jià)廉、易得、不會(huì)污染環(huán)境等。但也有一個(gè)很大缺點(diǎn)，由于水的飽和蒸汽壓高，使得水環(huán)泵的吸入壓力也高。這時(shí)如改用飽和蒸汽壓低的液體作為液環(huán)，則可提高泵的極限真空度。如果某機(jī)組中羅茨泵最大允許的排氣壓力為 10用水作液環(huán)時(shí)還須加大氣泵才能作為該羅茨泵的前級(jí)泵，若改用礦物油作液環(huán)則不加大氣泵即可作為前級(jí)泵，這樣可以簡(jiǎn)化裝置。 （ 5）機(jī)組性能與羅茨泵允許排出壓力 機(jī)組的性能在很大程度上取決于羅茨泵的 允許排出壓力。這種允許值越低，水環(huán)泵作為前級(jí)泵的可能性就越小。如果羅茨泵這種允許值為 110不論單、多級(jí)的水環(huán)泵極限壓力大大高于這個(gè)數(shù)值，因此就不可能單獨(dú)與這種羅茨買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 泵組合使用，而需要加二級(jí)大氣泵。如果羅茨泵排出壓力允許值在 100上，則前級(jí)的水環(huán)泵也可以作為羅茨泵的前級(jí)泵的前級(jí)泵，這就大大地?cái)U(kuò)充了前級(jí)泵的應(yīng)用范圍。 （ 6）應(yīng)用實(shí)例 某化纖產(chǎn)品的生產(chǎn)過程為：低分子高分子制成帶狀切片干燥（運(yùn)用羅茨泵水環(huán)泵機(jī)組進(jìn)行真空干燥）抽絲牽伸、加熱紡織成品。 其中一個(gè)重要的 工序是將 5 5 5(小的切片進(jìn)行干燥，以便進(jìn)行抽絲，抽絲過程中理想的狀況是使水份含量為零，實(shí)際上由于不能達(dá)到這一目的，故要求水份含量不大于 如果水份超過這一要求，要高溫高壓下抽絲，會(huì)使高分子分解，影響產(chǎn)品的強(qiáng)度。 在干燥這一工序中所應(yīng)用的羅茨泵水環(huán)泵機(jī)組的抽真空系統(tǒng)裝置如 圖 7所示。機(jī)組中各泵的技術(shù)參數(shù)如下表。 名 稱 抽 氣 速 率 (m3/h) 轉(zhuǎn)子直徑 ( 轉(zhuǎn) 速 (r/配用功率 ( 羅茨泵 1 400 160 1450 茨泵 2 200 102 2900 級(jí)水環(huán)泵 100 前級(jí)葉輪為后級(jí)之半 1450 文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 主要設(shè)備的功用簡(jiǎn)介如下： （ 1） 真空閥 關(guān)閉真空閥，機(jī)組停止運(yùn)行，可保持干燥系統(tǒng)一定的真空度。 （ 2） 自動(dòng)氣動(dòng)安全閥 為防止機(jī)組突然停車時(shí)水環(huán)泵系統(tǒng)中的水向羅茨泵及真空干燥系統(tǒng)中倒灌。 （ 3） 壓差閥 機(jī)組開始運(yùn)行時(shí)，先啟動(dòng)水環(huán)泵，在壓差閥兩端逐漸產(chǎn)生壓差， 達(dá)到一定值時(shí)，閥自動(dòng)開啟，使系統(tǒng)中大部分氣體經(jīng)此閥流進(jìn)水環(huán)泵。當(dāng)大氣逐漸通過大氣泵流進(jìn)水環(huán)泵，壓差閥兩端壓力又逐漸減小，以致關(guān)閥，于是大氣泵隨即開始正常工作，壓差閥的作用是為了縮短大氣泵正常工作前的預(yù)抽時(shí)間。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 01 ( / 1 )100 1 / 00( 1 ) / T T K 00 1/et h t h v t T K K T 00 1h t h t K K 羅茨泵真空機(jī)組抽氣速率 P/T=v (1) 羅茨泵的有效壓縮比為羅茨泵進(jìn)出口壓力比 ,即 v/P (2) 羅茨泵的理論壓縮比 即 v (3) 由 (2)、 (3)、式可得 (4) 將 (3)、 (6)式代入 (7)式可得 (5) 羅茨泵的實(shí)際抽速與羅茨泵的理論抽速之比 ,即為羅茨泵的容積效率 v,也即羅茨真空機(jī)組的容積效率。 (6) 化簡(jiǎn)得 (7) 相應(yīng)羅茨泵機(jī)組的抽速 (8) 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 根據(jù)前級(jí)泵的進(jìn)口壓力 茨泵在進(jìn)口壓力 通過 (8)式可變換為下式計(jì)算 當(dāng)已知前級(jí)泵的抽氣速率 ,此時(shí)機(jī)組的有效抽速 分子泵工作原理及其型號(hào)確定 分子泵工作原理 分子泵是 用高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉輪將動(dòng)量傳給氣體分子，使氣體產(chǎn)生定向流動(dòng)而抽氣的真空泵。 結(jié)構(gòu)和工作原理 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 1958 年，聯(lián)邦德國(guó)的 后相繼出現(xiàn)了各種不同結(jié)構(gòu)的分子泵，主要有立式和臥式兩種 ,圖 1 為立式渦輪分子泵的結(jié)構(gòu)圖。渦輪分子泵主要由泵體、帶葉片的轉(zhuǎn)子 (即動(dòng)葉輪 )、靜葉輪和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。動(dòng)葉輪外緣的線速度高達(dá)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的速度 (一般為 150 400米秒 )。單個(gè)葉 輪的壓縮比很小，渦輪分子泵要由十多個(gè)動(dòng)葉輪和靜葉輪組成。動(dòng)葉輪和靜葉輪交替排列。動(dòng)、靜葉輪幾何尺寸基本相同 ,但葉片傾斜角相反。圖 2 為 20 個(gè)動(dòng)葉輪組成的整體式轉(zhuǎn)子。每?jī)蓚€(gè)動(dòng)葉輪之間裝一個(gè)靜葉輪。靜葉輪外緣用環(huán)固定并使動(dòng)、靜葉輪間保持 1 毫米左右的間隙 ,動(dòng)葉輪可在靜葉輪間自由旋轉(zhuǎn)。 圖 3 為一個(gè)動(dòng)葉片的工作示意圖。在運(yùn)動(dòng)葉片兩側(cè)的氣體分子呈漫散射。在葉輪左側(cè) (圖 3a),當(dāng)氣體分子到達(dá) 角度 1 內(nèi)反射的氣體分子回到左側(cè)；在角度 1 內(nèi)反射的氣體分子一部分回到左側(cè)，另一部 分穿過葉片到達(dá)右側(cè)；在角度 1 內(nèi)反射的氣體分子將直接穿過葉片到達(dá)右側(cè)。同理，在葉輪右側(cè) (圖 3b),當(dāng)氣體分子入射到 2 角度內(nèi)反射的氣體分子將返回右側(cè)；在 2 角度內(nèi)反射的氣體分子一部分到達(dá)左側(cè)，另一部分返回右側(cè)；在2 角度內(nèi)反射的氣體分子穿過葉片到達(dá)左側(cè)。傾斜葉片的運(yùn)動(dòng)使氣體分子從左側(cè)穿過葉片到達(dá)右側(cè)，比從右側(cè)穿過葉片到達(dá)左側(cè)的幾率大得多。葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，氣體分子便不斷地由左側(cè)流向右側(cè)，從而產(chǎn)生抽氣作用。 性能和特點(diǎn) 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 泵的排氣壓力與進(jìn)氣壓力之比稱為壓縮比。壓縮比除與泵的級(jí)數(shù)和轉(zhuǎn)速 有關(guān)外，還與氣體種類有關(guān)。分子量大的氣體有高的壓縮比。對(duì)氮 (或空氣 )的壓縮比為 108 109;對(duì)氫為 102 104；對(duì)分子量大的氣體如油蒸氣則大于 1010。泵的極限壓力為 10工作壓力范圍為 1010抽氣速率為幾十到幾千升每秒 (1 升 10 3)。渦輪分子泵必須在分子流狀態(tài) (氣體分子的平均自由程遠(yuǎn)大于導(dǎo)管截面最大尺寸的流態(tài) )下工作才能顯示出它的優(yōu)越性 ,因此要求配有工作壓力為 1 10的前級(jí)真空泵。分子泵本身由轉(zhuǎn)速為 10000 60000 轉(zhuǎn)分的中頻電動(dòng)機(jī)直聯(lián)驅(qū)動(dòng)。 分子泵的優(yōu)點(diǎn) 1、優(yōu)點(diǎn) 由于渦輪分子在某些方面，要比低溫泵、離子泵和擴(kuò)散泵表現(xiàn)得更優(yōu)越。故在一般情況下，多選用渦輪分子泵。它的優(yōu)點(diǎn)有： （ 1）清潔，無油蒸汽返流 渦輪分子泵可不用任何阱，按操作規(guī)程工作，就能為被抽容器提供一個(gè)極為清潔的真空環(huán)境，且不含有任何碳?xì)浠衔?。由于現(xiàn)代的渦輪分子泵除大泵外很少用油潤(rùn)滑的了，對(duì)于小泵多用油脂潤(rùn)滑，也有用空氣軸承的，但磁懸浮軸承用得較多。近幾年來也有不少干式前級(jí)泵出現(xiàn)，使渦輪分子泵系統(tǒng)不存在油蒸汽返流，使它真正成為一種清潔的干式高真空泵（如圖 4）。 圖 4 渦輪分子泵典型的殘余氣體的頻譜圖 極限壓力為 210 圖 4渦輪分子泵典型的殘余氣體的頻譜圖 圖 4表明渦輪分子泵系統(tǒng)中不含有碳?xì)浠衔?，曲線上 17和 18為 （ 2）使用方便 在許多應(yīng)用中，渦輪分子泵可不用高真空閥門或粗真空。只是簡(jiǎn)單地一按電鈕，泵便能開始工作。從大氣壓力可降至極限壓力。這種系統(tǒng)可以通過渦輪分子泵進(jìn)行粗抽，可一直加速到工作速度為止。這樣就可以不用閥門、管道、阱、控制器等真空元件。同時(shí)也消除了這些元件所帶來的故障。因此渦輪分子泵系統(tǒng)所占的空間小，而且渦輪 分子泵的安裝方向不受限制，可在任意方向安裝（用油潤(rùn)滑的泵除外，它只能在垂直 5 范圍內(nèi)工作）。這個(gè)特點(diǎn)，可用于安裝位置受限制的地方。 （ 3）氣體輸送能力強(qiáng) 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 大多數(shù)渦輪分子泵對(duì)于輸送輕氣體（如氫、氦）的能力很強(qiáng)。因而它非常適于超高真空下的工藝操作。對(duì)于那些富氫的工藝過程，氦質(zhì)譜檢漏儀等場(chǎng)合均可得到應(yīng)用。有專門設(shè)計(jì)用于抽除腐蝕性氣體的渦輪分子泵，適用于刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕，離子束加工，低壓化學(xué)氣相沉積，外延及離子注入等工藝操作。在這些工藝過程中，抽除的氣體會(huì)對(duì)低溫泵、離子泵、擴(kuò)散泵油等有腐蝕作用。甚至 也會(huì)破壞標(biāo)準(zhǔn)的未加保護(hù)的渦輪分子泵。由于渦輪分子泵屬于傳輸型泵，被抽氣體可穿膛而過，不在泵內(nèi)積存。因而它適于氣體負(fù)荷高的工藝過程。如濺射、刻蝕等。 （ 4）適于超高真空應(yīng)用 一臺(tái)密封和除氣良好的渦輪分子泵，配以性能良好的雙級(jí)旋片泵（或同樣性能的干式前級(jí)泵），其極限真空一般可達(dá)到 1010 間。若一臺(tái)渦輪分子泵再串一臺(tái)渦輪分子泵，用金屬密封并除氣良好的泵，一般其極限壓力在 110 110 間 。而且不像低溫泵或離子泵那樣，渦輪分子泵在超高真空條件下能滿抽速運(yùn)轉(zhuǎn)。這些性能再加上它有良好的清潔性（測(cè)不到碳?xì)浠衔铮@然用戶會(huì)選擇渦輪分子泵用于高分辨率質(zhì)譜儀，分子束外延設(shè)備及超高真空分析儀器等設(shè)備上的。 （ 5）高壓力下性能良好 有些渦輪分子泵的入口壓力可在 1010 間運(yùn)行。在這個(gè)壓力范圍內(nèi)，離子泵不能應(yīng)用，對(duì)于低溫泵需要節(jié)流抽速或經(jīng)常再生，對(duì)擴(kuò)散泵的工作也會(huì)變得不穩(wěn)定。 （ 6）循環(huán)的時(shí)間短 多數(shù)渦輪分子泵，尤其小一些的， 要達(dá)到正常的運(yùn)行速度的時(shí)間，一般需要1 3于不同品種和型號(hào)的泵有所不同。并且能立即關(guān)閉，并可暴露大氣。這種快速循環(huán)特性在樣品輸入系統(tǒng)中很有用，尤其對(duì)手提式氦檢漏儀有用。 （ 7）正常使用時(shí)間長(zhǎng) 在某些應(yīng)用中，渦輪分子泵的正常使用時(shí)間要比其它泵優(yōu)越。因?yàn)樵谥貧怏w負(fù)荷和閥門漏氣的情況下，會(huì)引起低溫泵經(jīng)常不定時(shí)的再生或離子泵經(jīng)常修復(fù)，而渦輪分子泵使用還能消除因泵油對(duì)真空室的污染。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 分子泵型號(hào)確定 子泵 500 分子泵 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 3 熔煉室殼體計(jì)算 大多數(shù)真空室的殼體都是圓形的，原因是制造容易且強(qiáng)度好。真空室除用 板材制造外，對(duì)于直徑較小的真空室筒體亦可用熱軋無縫鋼管制造。圓筒體焊制后應(yīng)進(jìn)行整形和矯直。本設(shè)計(jì)真空室殼體大小為 800750采用 1 計(jì)算殼體壁厚 圓筒殼體只承受外壓時(shí)，可按穩(wěn)定條件計(jì)算，其壁厚為： p 外壓設(shè)計(jì)壓力 真空容器選擇 p=上水壓 L 圓筒長(zhǎng)度 L=750 材料溫度為 查表得 510 代入公 式計(jì)算得 50 8000 . 5S 1 . 2 5 1 1= （ = 壁 厚 附 加 量 1 2 3C C C C= + +； (式中 1C 鋼板的最大負(fù)公差附加量 查表取 1 2C 腐蝕裕度 查得為 2 3C 封頭沖壓時(shí)的拉伸減薄量；取值為 1 圓筒的實(shí)際壁厚應(yīng)為 S=0S+C=+2+1=整為 10 對(duì)真空室殼體進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)真空室殼體強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)按薄殼理論進(jìn)行驗(yàn)算。所謂薄殼就是其厚度大大小于它的曲率半徑。 即應(yīng)滿足 (則 = = 即滿足使用條件。 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 4 熔滲爐的殼體設(shè)計(jì)與壁厚計(jì)算 殼體壁厚計(jì)算 設(shè)計(jì)壓力是指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件。設(shè)計(jì)壓力從概念上說不同于容器的工作壓力。工作壓力是由工藝過程決定的，在工作過程中工作壓力可能是變動(dòng)的，同時(shí)在容器的頂部和底部壓力也可能是不同的。 容器的工作壓力既然可能是變動(dòng)的，所以將容器在正常操作情況下容器頂部可能出現(xiàn)的最高工作壓力稱為容器的最大工作壓力。容器的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)該高于其最大 工作壓力。 我們知道容器的最大工作壓力為 計(jì)壓力一般取值為最高工作壓力的 于是取 取決于介質(zhì)的危害性和容器所附帶的安全裝置。介質(zhì)無害或裝有安全閥等就可以取下限 則就取上限 慮到高溫等不確定因素，取上限值 焊 縫 系 數(shù) 的選擇 : 焊縫區(qū)是容器上強(qiáng)度比較薄弱的地方。焊縫區(qū)強(qiáng)度降低的原因在于焊接時(shí)可能出現(xiàn)缺陷；焊接熱影響區(qū)往往形成粗大晶粒區(qū)而使強(qiáng)度和塑性降低；由于結(jié)構(gòu)鋼性約束造成焊接內(nèi) 應(yīng)力過大。 焊接區(qū)強(qiáng)度主要決定于熔焊金屬，焊縫結(jié)構(gòu)和施焊質(zhì)量。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮母材的可焊性與焊接件的結(jié)構(gòu)，選擇適當(dāng)?shù)暮笚l和焊接工藝，而后按焊接接頭型式和焊縫的無損探傷檢驗(yàn)要求，選取焊接接頭系數(shù)。 推薦的焊接接頭系數(shù)如下： 、 雙面焊的對(duì)接焊縫： 100無損探傷 局部無損探傷 、 單面焊的對(duì)接焊縫： 100無損探傷 局部無損探傷 、雙面焊的對(duì)接焊縫：無無損探傷 、單面焊的對(duì)接焊縫：無無損探傷 B 4732標(biāo)準(zhǔn)中要求受壓元件焊縫必須 10000 無損檢測(cè)，所以本次設(shè)計(jì)取焊縫系數(shù)為 文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 內(nèi)壁計(jì)算具體如下： 筒內(nèi)要求工作壓力 i 400計(jì)壓力 P=厚： 在 壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)知， 1 400材料的 許用應(yīng)力為 t =108由公式計(jì)算內(nèi)壓圓筒壁厚 為： 2 = 6 P 設(shè) 計(jì) 壓 力 筒 的 內(nèi) 徑 t 設(shè) 計(jì) 溫 度 下 材 料 的 許 用 應(yīng) 力 焊 縫 系 數(shù) C 壁 厚 附 加 量 1 . 9 8 4 0 0 3 . 72 1 0 8 1 1 . 9 82 . 3s C CC m m 取2)強(qiáng)度校核 內(nèi)壓筒壁校核公式 ( ) 2 ( ) i s 9 8 . 0 1 7 1 0 8t 上述計(jì)算所以滿足要求 容器內(nèi)壓圓筒最高許可工作壓力 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 m a ( )()t i s c= 2 1 0 8 ( 6 2 . 3 ) 14 0 0 ( 6 2 . 3 ) =筒體上部大法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算 又計(jì)算式 4得蓋厚 c其中 t 蓋的厚度 中 計(jì)算直徑 mm p 設(shè)計(jì)壓力 t 工作溫度下材料許用應(yīng)力 焊縫系數(shù) C 壁厚附加量 結(jié)構(gòu)特征系數(shù) K= 4） 所以 2 0 . 2 61 0 8 1 C 0 . 1 4 1 . 9 8t=400 所選法蘭蓋的厚度為 36足要求 。 采用 90 螺栓 20 個(gè)，低合金螺栓 1200C 以下許用應(yīng)力 1 0 8t M 螺栓承受拉力： 24P m P D i = 21 4 0 04 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 = 0 N 22 0 1 64 = 52 02 0 2 5 64= 6 2 a 所以上述計(jì)算滿足要求。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 0()13 v n d 13vv d 13 v 0 . 4 9 9 v d _ 24221 3 . 1 0 7 1 02 5 真空室抽氣時(shí)間計(jì)算 氣體沿管道流動(dòng)狀態(tài)及流導(dǎo)計(jì)算 氣體分子平均自由程 對(duì)于 20 C 的空氣 _ 36 . 6 6 7 1 0 / p = 356 . 6 6 7 1 0 / 1 . 0 1 3 2 5 1 0 = 0 式中 _ 平均自由程 m n 氣體分子數(shù)密度 3m 氣體分子直徑 m T 氣體熱力學(xué)溫度 K k 玻耳茲曼常數(shù)， 231 . 3 8 1 1 0 / p 氣體的壓力 氣體的內(nèi)摩擦（粘滯性） 各層之間的遷移量是動(dòng)量0根據(jù)遷移方程列出 內(nèi)摩擦方程 = 0 由于麥克斯韋速度分布，方程式變?yōu)?買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通 過 122 5 20 . 4 9 9 8 . 5 7 1 0